Zukunft im Laserschneiden?

(PresseBox) ( Thedinghausen, )
Das niedersäschische Unternehmen PS Laser ist seit 20 Jahren als Laserlohnfertiger und Blechbearbeiter einer der Vorreiter beim Laserschneiden mit höchster Laserleistung. Die modernen Laserschneidanlagen beim Premium Job Shop aus Thedinghausen sind mit digitalen Lineardirektantrieben und Strahlausgangsleistungen bis 7.000 W prädestiniert für das produktionssichere Laserschneiden im Edelstahl- Dickblechbereich.
Insgesamt 22 Laserstrahlquellen an Schneidanlagen bis zum Superformat 2.500 x 6.000 mm können mit schnell-längsgeströmte CO2- Hochleistungslasern Materialdicken von 0,5 mm bis 40 mm Edelstahl oxidfrei in normgerechter Qualität schneiden.

Das dynamisch wachsende Unternehmen PS Laser mit derzeit 130 Mitarbeitern legt besonderen Wert auf modernste Anlagentechnik in einem effizienten Gesamtumfeld. Langjährige Unternehmensphilosophie ist die Innovationsführerschaft beim industriellen Laserschneiden, wo frühzeitig hohe Laserleistungen, schnelle Schneidanlagen und Prototypen-Komponenten erprobt sowie in der Praxis verwendet wurden, die nicht dem üblichen Marktstandard entsprechen. Ein erreichtes Ziel ist neben kontinuierlich erhöhter Schneidgeschwindigkeit, die qualitätsverbesserte minimale Bart- bzw. Gratbildung an der Schnittunterkante im Edelstahlschmelzschnitt. Die Prozessoptimierung führt bei Edelstahlqualitäten bis hin zu 20 mm Dicke zu feinriffeligen, rechtwinkeligen und bartarmen Schnittkanten. Eine wesentliche Bedingung sind hohe Laserausgangsleistung bei bester Strahlqualität sowie prozessoptimierte Einstech- und Schneidparameter. Damit sind Bohrungen, diverse Geometrien wie Rauten, Quader oder Schlitze mit minimalster Breite bis unterhalb von 50% der Materialstärke realisierbar. Die jahrelange Schneiderfahrung im Hochleistungsbereich sowie die ausgeprägte Verfahrens- und Werkstoffkompetenz ermöglicht hiermit die spezifische Umsetzung von Kundenwünschen, wo der standartisierte Wettbewerb abwinkt.

Wirtschaftliche oder pysikalische Grenzen ?

Die verfahrensimmanenten Vorteile des Laserschneidens, wie geringe Wärmeeinflusszone, signifikante Genauigkeitssteigerungen mit nahezu rechtwinkeligen Schnittkanten und hohen Schneidgeschwindigkeiten, eröffnen mit einer weiteren Leistungserhöhung oberhalb von 6kW, sowie Prozessund Komponentenentwicklungen, auch neue Einsatzfelder und perspektivische Fertigungsmöglichkeiten.
Konkurriende Trennverfahren wie das Plasma-, Autogen-, oder Wasserstrahlschneiden, werden durch den Dicken- und Qualitätssprung beim Laserstrahl- Dickblechschneiden eine zusätzliche Verfahrenskonkurrenz erhalten, da die Leistungserhöhungen beim Laser linear in Vorschub umsetzbar ist.
Die Erhöhung der verfügbaren Laserleistung bei vergleichbarer Strahlqualität steht in direkter Korrelation zur erzielbaren Geschwindigkeitssteigerung. Ein Sprung von 5 kW auf 6 kW führt im Edelstahldickblechschneiden auch zu einer äquivalenten Zunahme der maximalen Vorschubgeschwindigkeiten um 20%. Ziele bei PS Laser mit seinen 7 kW-Schneidanlagen sind eine bessere Schnittkantenqualität mit niedriger Rechtwinkligkeits- und Neigungstoleranz u, minimaler Rauhtiefe Rz sowie optimalem Schmelzaustrieb bei maximaler Schneidgeschwindigkeit.

Bewährte Linsenschneidköpfe
Der Marktstandard aller Maschinenhersteller von Laser-Flachbettanlagen zum Schneiden beinhaltet Linsenschneidköpfe mit dickenabhängigen Brennweiten zwischen 3,75" bis 9", die den 12-24 mm grossen Rohstrahl fokussieren und mittels der 1,5" bzw. 2" messenden Zink-Selenid-Linsen den Druckabschluss gewährleisten.
Die kontinuierlichen Verbesserungen in den letzten 15 Jahren bei der Herstellung und Verarbeitung von Linsen, ermöglichte auch eine permanente Leistungs- und Qualitätserhöhung der Laserstrahlquellen. Höhere Reinheit des Linsensubstrats, aufwendige Multilayer-Oberflächenbeschichtungen zur Reduzierung der Absorption bzw. gegen Verschmutzungen oder schonende Linsenhalterungen in robusten Wechselköpfen ermöglichte langzeitstabilere Schneidanwendungen bis zu 6 kW Laserleistung.
Perspektive Spiegelschneidkopf Bereits seit knapp 15 Jahren existieren Spiegelschneidköpfe zum Laserschneiden im Hochleistungsbereich als Einzelanwendungen. Die zwischenzeitliche Entwicklung bei der Substrat-& Oberflächenqualität, in der Haltbarkeit und bei stark sinkenden Marktpreisen haben den frühzeitigen Durchbruch von alternativen Fokussierelementen verzögert.

Neuerdings werden oberhalb von 6.000 Watt Spiegelschneidköpfe eingesetzt, weil die verwendeten ZnSe-Linsen zunehmend empfindlich auf geringste Verschmutzungen reagieren und die resultierende Absorption im High Power Bereich zu thermischen Verformungen und Abbildungsfehlern führen. Der Spiegelfokussierkopf zum Laserschneiden ist bei der Nutzung von laufend verbesserten Strahlquellen und steigenden Laserleistungen wartungsärmer und langzeitstabiler. Die technisch notwendige Perspektive um dickere Bleche schneller und mit höherer Schnittqualität zu bearbeiten sind Baukonzepte mit 2 oder 3 hochreflektiven Kupferspiegel, wobei einer oder zwei als aspärische Parabol- oder Ellipsoidspiegel den Rohstrahl formen durch meist doppelwandige Schneiddüsen führen. Im Gegensatz zu Linsenoptiken muss jedoch ein zusätzlicher Aufwand betrieben werden, um den grossen Druckunterschied zwischen Strahlführung (? 1 bar) und Schneidgas (> 20 bar) zu beherrschen. Eine Lösung liegt in einer autarken Düsengeometrie mit konzentrischer Ringspaltdüse, welche gegebenenfalls auch als Langlochversion motorisch nachgeführt werden kann, um einen optimalen Schmelzaustrieb zu erzielen.
Letzte Entwicklungen arbeiten mit einem Druckabschluss mittels Blende an einer Zwischenfokussierung, wodurch die Gasräume von Strahlführung und Schneidgasaustritt physisch getrennt werden.

Zukunft hat begonnen
Die weitere Steigerung von Strahlleistungen auf 7 oder 8kW hinaus bewirkt im Hochleistungsbereich des Laserschneidens die Notwendigkeit, den vermehrten Einsatz von Spiegelköpfen nicht nur bei CO2-Lasern, sondern auch bei Multi-kW-Strahlquellen kleinerer Wellenlänge zu forcieren. Diverse Weiterentwicklungen bei den Strahlformungskomponenten, ob Kombiköpfe zum Laserschneiden & Laserschweissen oder schnelle Scanneroptiken sind mit reflektiven Spiegeln hoher Güte ausgestattet und erlauben weitreichende Perspektiven und Flexibilität hinsichtlich Leistung, Wellenlänge und letztendlich hoher Fertigungseignung.
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