Vom Laser zum Laserschneiden

Laserschneiden ist unübertroffen, um empfindliche Materialien auch an unzugänglichen Stellen schnell, präzise und in einer beliebigen Form zu schneiden. Dabei wird zum Schneiden der Materialien ein Laser verwendet. Im Prinzip handelt es sich bei einem Laser um eine ausgefeilte Lichtquelle.
Ein Laserstrahl weitet sich auch über eine große Distanz nicht auf, weswegen Laser gerne als Pointer eingesetzt werden. Ein Laser ist immer einfarbig, wie ein Laser-Pointer gut demonstriert (meist rot, neuerdings auch grün). Außerdem lässt sich ein Laser sehr gut auf einen Punkt konzentrieren. Und genau diese Eigenschaft macht man sich beim Laserschneiden zu Nutze.
Beim Laserschneiden wird ein intensiver Laserstrahl auf die zu schneidende Fläche gerichtet. Durch die hohe Intensität des Lasers kann sich das Schneidematerial verflüssigen (schmelzen), es kann verbrennen oder direkt in ein Gas übergehen (sublimieren). Je nach Reaktion des Schneidematerials unterscheidet man zwischen Laserstrahlschmelzschneiden, Laserstrahlbrennschneiden und Laserstrahlsublimierschneiden. Wie das zu schneidende Material reagiert hängt von der im Schneidbereich erreichten Temperatur ab. Die erreichte Temperatur wiederrum wird stark durch die Eigenschaften des verwendeten Lasers beeinflusst.
Zur Anwendung kommen dabei bevorzugt zwei Arten von Lasern: Kohlendioxidlaser und Nd:YAG Laser. Beim Kohlendioxidlaser handelt es sich um einen Gaslaser, d.h. die Laserstrahlung wird in einem Gas, in Kohlendioxid, erzeugt. Der Kohlendioxidlaser zählt zu den leistungsstärksten und effizientesten Lasern, was auch seinen weit verbreiteten Einsatz erklärt. Wie auch der Nd:YAG Laser, emittiert er im infraroten. Der Nd:YAG Laser ist ein Festkörperlaser der als Lasermedium einen Kristall verwendet und hat im Gegensatz zum CO2-Laser den Vorteil, dass sich der Laserstrahl durch ein Glasfaserkabel leiten lässt. Mit diesem Laser kann man hohe Leistungen im 10 kW Bereich erreichen. Der Kohlendioxidlaser wird bevorzugt zum Anschneiden, Anbohren und Gravieren eingesetzt. Der noch hochenergetischere Nd-YAG Laser eher zum Abschneiden und Bohren.

Drei Verfahren des Laserschneidens
Neben dem zu schneidenden Material und den verwendeten Laser bestimmt außerdem der Prozessablauf selbst die Schneidetemperatur. Während des Schneidens mit dem Laser wird ein Gas eingeblasen um zum einen das abgetragene Material zu entfernen und zum anderen den empfindlichen Laseraufbau vor Spritzern zu schützen.
Beim Laserstrahlschmelzschneiden wird als Gas meist Stickstoff verwendet. Der geschnittene Werkstoff erreicht beim Schneiden seine Schmelztemperatur, oxidiert aber durch die Verwendung von Stickstoff nicht. Dieses Verfahren wird bevorzugt für Edelstahl und Aluminiumlegierungen eingesetzt.
Während des Laserstrahlbrennschneides wird zusätzlich Sauerstoff zugeführt, sodass der Werkstoff verbrennt. Durch die zusätzliche Verbrennung ist das Laserstrahlbrennschneiden wesentlich schneller als das Laserstrahlschmelzschneiden. Es wird hauptsächlich zum Schneiden von unlegierten Stahl eingesetzt.
Organische Werkstoffe, wie Leder und Holz, werden mit dem Laserstrahlsublimierschneiden geschnitten. Dabei geht der Werkstoff beim Schneiden sofort von der festen Phase in die gasförmige Phase über.

Präzision die Stärke des Laserschneidens
Laserschneiden ist durch die verwendete hochintensive Laserstrahlung mit aufwendigen Arbeitsschutzregelungen und hohen Anlagekosten verknüpft. Allerdings ist das Laserschneiden für alle Materialien geeignet, auch bei geringen Stückzahlen. Nur mit diesem Verfahren ist es möglich, komplexe Formen an unzugänglichen Stellen schnell und präzise zu schneiden.