CO²- oder Festkörperlaser? Diese Frage stellen sich viele Anwender, wenn sie mit dem Laser schneiden möchten. „Die Applikation entscheidet, welche Strahlquelle am besten eingesetzt wird“, sagte Dr. Arnd Szelagowski, TRUMPF Laser- und Systemtechnik, in seinem Vortrag „Laserstrahlschneiden heute und morgen – aktuelle Entwicklungen und Trends in der Laserstrahlschneidtechnik“, auf dem Kongress des DVS in Nürnberg. Denn je nach Material und Blechdicke kann bei einer Anwendung der CO²-Laser, bei einer anderen Applikation der Festkörperlaser die bessere Wahl sein.

Die neue Flachbettschneidanlage TruLaser 5030 fiber nutzt dank ihrer hohen Dynamik die Vorteile des fasergeführten Festkörperlasers, ein TruDisk Scheibenlaser, optimal aus und erreicht sehr hohe Schneidgeschwindigkeiten im Dünnblech.

Die neue Flachbettschneidanlage TruLaser 5030 fiber nutzt dank ihrer hohen Dynamik...

Möchten Anwender flexibel über alle Blechdicken hinweg mit sehr guter Schnittqualität schneiden, ist der CO²-Laser die Strahlquelle der Wahl – trotz seines geringeren Wirkungsgrades im Vergleich zum Festkörperlaser. Bei Anwendungen im Dünnblech kann der Festkörperlaser seine Vorteile ausspielen. Warum dies so ist, erklärte Szelagowski anhand der Absorptionsspektren der beiden Laserstrahltechnologien in Eisen.

Bei der Wellenlänge des Festkörperlasers mit seinen 1 µm liege ein sehr breites, fast gleichbleibendes Absorptionsniveau über einem variierenden Einfallswinkel von 0 bis 60° vor. Im Bereich von etwa 78° sei ein ausgeprägtes Niveau mit anschließend steilem Abfall erkennbar. Beim CO²-Laser mit seiner Wellenlänge von 10 µm zeige sich hingegen mit zunehmend steilerem Einfallswinkel (größer als 80°) eine signifikante Steigerung des Absorptionsgrads und damit eine verbesserte Einkopplung der Laserleistung in das Material. Diese Effekte wirken sich direkt auf das Laserstrahlschmelzschneiden aus – nicht aber auf den Brennschnitt. „Hier spielt der Laser nur eine untergeordnete Rolle. Daher unterscheiden sich beim CO²- und Festkörperlaser die Schnittqualität und Geschwindigkeit im Baustahl im Brennschnitt nicht“, so Szelagowski.

Festkörperlaser mit hoher Vorschubgeschwindigkeit

Anders ist die Situation im Dünnblech. Bei der meist hohen Vorschubbewegung bildet sich hier eine flach angestellte Schneidfront im Blech aus. Dies begünstige den Festkörperlaser

Optikaufbau eines TruDisk Scheibenlasers. Festkörperlaser zeigen im Schmelzschnitt in Blechdicken bis zu 4 mm Edelstahl deutliche Vorteile bei Geschwindigkeit, Produktivität und Wirtschaftlichkeit.

Optikaufbau eines TruDisk Scheibenlasers. Festkörperlaser zeigen im Schmelzschnitt...

und führe daher bei der Wellenlänge von 1 µm zu verbesserten Einkoppelbedingungen. „Mit zunehmender Blechdicke aber sinkt die max. erreichbare Schneidgeschwindigkeit, eine steilere Schneidfront ist die Folge“, erklärte Szelagowski.

Hingegen bewirke diese Schneidfrontausprägung in Verbindung mit der hohen Schmelztemperatur ein konstant hohes Absorptionsverhalten des CO²-Laserstrahls im Dickblech. Die Schmelze ist über der gesamten Blechdicke bis an die Blechunterkante homogen niederviskos und lässt sich – trotz hohem Aufschmelzvolumen – optimal aus dem Spalt austreiben, sodass sich dadurch die Schnittqualität verbessere.

Dies erkläre die unterschiedlichen Einsatzgebiete der beiden Lasertechnologien. „Festkörperlaser zeigen im Schmelzschnitt in Blechdicken bis zu 4 mm Edelstahl deutliche Vorteile. Im Vergleich zum CO²-Laser schneiden sie schneller und sind damit produktiver und wirtschaftlicher – bei gleichzeitig hoher Schnittqualität“, schlussfolgerte Szelagowski. Mit dem CO²-Laser hingegen könne ein breites Material- und Blechdickenspektrum bei sehr guter Schnittqualität bearbeitet werden.

Perfekte Abstimmung notwendig

Um die hohe Produktivität des Festkörperlasers optimal nutzen zu können, müsse jedoch auch die Dynamik der Maschine auf die Leistungsfähigkeit des Lasers abgestimmt sein. „Darauf sollten Anwender achten, denn auch ein 700 PS starker Motor macht aus einem Kleinwagen kein Formel-1-Auto“, sagte Szelagowski.

TRUMPF bietet ein breites Spektrum an Systemen mit fasergeführtem Festkörperlaser zum 2D- und 3D-Laserschneiden über Kombianlagen zum Stanzen und Laserschneiden bis hin zu Schweißzellen mit Robotertechnik an. Der Laserstrahl des Festkörperlasers wird mittels Laserlichtkabeln zur Maschine geführt und kann für mehrere Anlagen eingesetzt werden. Dieses Lasernetwork ermöglicht es, die Laserquelle optimal auszunutzen und verringert die Investitionskosten deutlich.

In diesem Jahr hat TRUMPF zwei neue Anlagen mit Festkörperlasertechnologie vorgestellt. Die neue Flachbettschneidanlage TruLaser 5030 fiber nutzt dank ihrer hohen Dynamik die Vorteile des fasergeführten Festkörperlasers, ein TruDisk Scheibenlaser, optimal aus und erreicht sehr hohe Schneidgeschwindigkeiten im Dünnblech. Im Schmelzschnitt erzielt die Maschine, abhängig von der zu bearbeitenden Materialdicke, im Vergleich zur CO²-Variante einen bis zu dreimal höheren Vorschub.

Mit der neuen TruLaser Cell 7040 fiber steht jetzt auch ein System für die 3D-Blechbearbeitung mit einem TruDisk Scheibenlaser zur Verfügung. Die TruLaser Cell 7040 fiber ist mit einem Arbeitsbereich von 4 x 1,5 m die größte Variante der TruLaser Cell Serie 7000.

Die neue Flachbettschneidanlage TruLaser 5030 fiber nutzt dank ihrer hohen Dynamik die Vorteile des fasergeführten Festkörperlasers, ein TruDisk Scheibenlaser, optimal aus und erreicht sehr hohe Schneidgeschwindigkeiten im Dünnblech.

Optikaufbau eines TruDisk Scheibenlasers. Festkörperlaser zeigen im Schmelzschnitt in Blechdicken bis zu 4 mm Edelstahl deutliche Vorteile bei Geschwindigkeit, Produktivität und Wirtschaftlichkeit.

Möchten Anwender flexibel über alle Blechdicken hinweg mit sehr guter Schnittqualität schneiden, ist der CO²-Laser die Strahlquelle der Wahl.