Laserschneiden von Aluminium: Alles, was Sie wissen müssen!

Aluminium ist eines der am weitesten verbreiteten Materialien in der Fertigungsindustrie. Seine Herstellung ist von größtem Wert. Dieses Material ist jedoch fest und das Schneiden kann mühsam sein. Die Herstellung mit herkömmlichen Schneidemethoden würde die Präzision beeinträchtigen. Daher bevorzugen Hersteller das Laserschneiden von Aluminium, um die Präzision zu verbessern.

 

Viele Menschen halten dieses Laserschneidverfahren jedoch für ungeeignet für Aluminium. Die einzigen Gründe dafür sind die Wärmeleitfähigkeit und die Reflektivitätseigenschaften dieses Materials. Sind Laserschneidverfahren beim Schneiden von Aluminium effizient? Zu dieser Frage herrscht viel Verwirrung. Dieser Artikel wird all diese Missverständnisse ausräumen. Also, fangen wir an!

 

Überblick über das Laserschneiden von Aluminium

Laserschneiden ist eine fortschrittliche Technologie, bei der ein sehr fokussierter Laserstrahl verwendet wird. Der Laserkopf richtet den Strahl auf das Aluminiummaterial. Dieser Laserstrahl hat eine hohe Energie, sodass er das Material metallisiert und verdampft. Auf diese Weise wird Aluminium geschnitten und geformt.

 

Herkömmliche Schneideverfahren waren ineffizient und beeinträchtigten Geschwindigkeit und Präzision. Diese Laserschneidverfahren sind jedoch fortschrittlicher. Sie verwenden einen speziellen Laserstrahl, um das Material zu schmelzen und zu verdampfen. Interessanterweise sind diese Maschinen auch mit einem CNC-System ausgestattet, das ihre Präzision verbessert.

 

Aluminium ist korrosionsbeständig und ein starkes und kostengünstiges Material. Hersteller halten es für ideal für die Herstellung verschiedener Teile. Aber ihr Schneiden ist nicht so einfach, wie man vielleicht denkt. Sie haben eine hohe Reflektivität, was ein großer Nachteil ist. Aber diese leistungsstarken, konzentrierten und fokussierten Laserstrahlen sind gut genug, um dieses Material zu schneiden.

 

Moderne Laserschneidmaschinen sind mit einem CNC-System ausgestattet. Das computergesteuerte System steuert die Bewegung des Kopfes. Der Bediener entwirft ein Design der gewünschten Form. Dieses Design wird in codierte Anweisungen geändert und dann an den Computer übermittelt. Dieser Computer verwendet diese codierten Anweisungen und steuert die Bewegung des Kopfes.

 

Dadurch bleibt der Laserstrahl sehr fokussiert. Er schneidet also nur bestimmte Teile des Materials und beeinträchtigt nicht das gesamte Aluminiummaterial. Darüber hinaus ist dieses Laserschneiden von Aluminium schnell und zuverlässig. Diese Aluminiumbearbeitung mit CNC-Lasermaschinen liefert ein 100 % präzises Ergebnis.

 

Wie schneidet man Aluminium mit dem Laser?

Ich habe bereits die wesentlichen Details dieser Laserschneidtechnologie erwähnt. Aber wie funktioniert Laserschneiden? Welche Schritte sind genau erforderlich? Diese Fragen werden am wenigsten verstanden, da dieses Thema sehr komplex ist. Aber keine Sorge! Ich werde Ihnen alles über diese Fräser und ihre Funktionsweise in einfachen Schritten erklären.

 

1- Vorbereiten des Designs

 

Alle Vorgänge an CNC-Maschinen beginnen mit der Erstellung des Designs. Diese CNC-basierten Laserschneidmaschinen bilden da keine Ausnahme. Sie müssen also zunächst die gewünschte Form aus Aluminium entwerfen. Zur Erstellung spezifischer Designs können unterschiedliche Softwareprogramme verwendet werden.

 

In diesem Schritt verwenden die Bediener jedoch CAD-Software. Warum? Weil sie einfach zu verwenden ist und sehr genaue Designs erstellt. Denken Sie daran, dass es keine feste Regel dafür gibt, welche Software Sie verwenden sollten. Es hängt ganz von Ihrem Fachwissen ab. Ziehen Sie außerdem in Erwägung, einen CAD-Experten für Modelldesign zu beauftragen, wenn Sie beim Designen zögern.

 

2- Programmierte Anweisungen erstellen

 

Das mit CAD erstellte Design wird in codierte Anweisungen umgewandelt. Denken Sie daran, dass nur das computergestützte System diese Anweisungen verstehen kann. CAM-Software ist praktisch, wenn das Design in codierte Anweisungen umgewandelt werden soll. Sobald die programmierten Anweisungen fertig sind, gibt der Bediener sie in den Computer ein.

 

Die CNC-Lasermaschinen verfügen über einen eigenen Computerbildschirm. Hier steuert der Bediener alles, was mit diesen Maschinen zu tun hat. Auf diesem Bildschirm werden auch Anweisungen angezeigt. Das CNC-System steuert die Bewegung des Laserkopfes gemäß den gegebenen Anweisungen.

 

3- Material auf dem Arbeitstisch montieren

 

Jede CNC-Laserschneidmaschine verfügt über einen Arbeitstisch. Hier wird das Material festgeklemmt. In unserem Fall verwenden wir Aluminium auf diesem Arbeitstisch. Das Festklemmen dieses Materials ist unerlässlich. Warum? Weil es dazu beiträgt, das Aluminium während der Arbeit stabil zu halten. Wenn es instabil ist, bewegt es sich während des Laserbetriebs.

 

4- Einstellen der Maschinenparameter

 

Wie ich bereits sagte, verfügen Laserschneidmaschinen über eigene Bildschirme. Der Bediener muss die spezifischen Parameter auf diesem Bildschirm eingeben. Lassen Sie mich dies anhand eines Beispiels erklären. Die Aluminiumbleche haben unterschiedliche Dicken. Das dünne Blech wäre leicht zu schneiden und umgekehrt. Bei der Bearbeitung dünner Bleche müssen die Bediener die Intensität der Laser niedrig halten.

 

Umgekehrt erfordern dickere Bleche intensivere und leistungsstärkere Laserstrahlen. Die Vorschubgeschwindigkeit und der Schneidkopf müssen ebenfalls richtig eingestellt werden. Die Vorschubgeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich der Laserkopf über das Material bewegt. Durch die Einstellung des Schneidkopfs wird der richtige Winkel sichergestellt, in dem der Kopf einen Laserstrahl aussendet.

 

5- Material schneiden und bearbeiten

 

Sobald alle Parameter eingestellt sind, schaltet der Bediener die Maschine ein. Das computergesteuerte System liest die Anweisungen. Als Ergebnis bewegt es den Kopf der Lasermaschine entsprechend. Denken Sie daran, dass der Kopf der Lasermaschine die Richtung des Laserstrahls vorgibt. Dank des CNC-Systems erfolgt die Bewegung dieses Kopfes gemäß den Anweisungen präzise.

 

Die Laser treffen also genau an der Stelle auf das Material, an der der Benutzer es haben möchte. Als Ergebnis schneiden diese Strahlen das Aluminium präzise. Denken Sie daran, dass Aluminium eine hohe Reflektivität sowie eine hohe Wärmeableitung aufweist. Das CNC-System in Lasermaschinen stellt jedoch sicher, dass die Reflektivität von Aluminium die Präzision nicht beeinträchtigt.

 

Denken Sie an die WEZ (Heat Affected Zone)? Es gefällt Ihnen vielleicht nicht, aber beim Laserschneiden von Aluminium entsteht eine WEZ. Wie Sie wissen, besteht der Laserstrahl aus starker Hitze. Das Aluminium leitet Hitze ab, wenn ein Laser darauf trifft. Die Hitze wird also nicht auf bestimmte Bereiche konzentriert und verteilt sich auf mehr Bereiche.

 

Infolgedessen sehen Sie mehr Bereiche, die von hoher Dissipation betroffen sind. Dies verringert die mechanische Festigkeit dieses Materials. Aufgrund der WEZ unterziehen die Hersteller das geschnittene Teil einem zusätzlichen Endbearbeitungsprozess. Warum? Dieser Prozess glättet die Kanten und die Oberfläche des Aluminiummaterials. Der Endbearbeitungsprozess verursacht jedoch zusätzliche Kosten, was ein Nachteil sein kann.

 

Kurzes Highlight: Mit einem Laser erhalten Sie 100 % präzise Schnitte. Sie wollen Präzision? Wenn ja, müssen Sie bei der hohen WEZ Kompromisse eingehen. Die Verwendung einer Lasermaschine ist eine Art Kompromiss. Sie erhalten eine ausgezeichnete Schnittpräzision, aber die Gesamtkosten sind relativ höher.

 

Arten von Laserstrahlen, die beim Schneiden von Aluminium verwendet werden

Bei der Erklärung des Aluminiumschneidprozesses habe ich diese Informationen absichtlich ausgelassen. Warum? Weil ich diese Auswahl an Laserstrahlen ausführlicher erklären wollte. Denken Sie daran, dass bei der Aluminiumherstellung üblicherweise zwei Arten von Laserstrahlen verwendet werden. Diese sind wie folgt:

 

• CO₂-Laser
• Faserlaser

 

Faserlaser sind jedoch beim Aluminiumschneidprozess sehr verbreitet. Lassen Sie mich die Logik hinter ihrer Verwendung erklären. Wie Sie wissen, hat Aluminium eine hohe Reflektivität. Es reflektiert also mehr der Laserstrahlen, die auf seine Oberfläche treffen, richtig? Diese Faserlaser haben jedoch sehr kurze Wellenlängen.

 

Das Aluminiummaterial absorbiert die meisten dieser Laser aufgrund ihrer kurzen Wellenlänge schnell. Daher erfolgt eine sehr geringe Reflexion des Strahls. Im Gegensatz dazu haben die CO₂-Laser eine lange Wellenlänge von etwa 10,6 µm. Die Absorption eines derart langwelligen Laserstrahls ist mühsam. Daher reflektiert das Aluminium die meisten dieser Strahlen. Daher werden Faserlaserstrahlen beim Aluminiumschneiden verwendet.

 

Herausforderungen beim Laserschneiden von Aluminium

 

Das Schneiden von Aluminium mit einer Lasermaschine ist möglich. Aber dieser Schnitt ist nicht so glatt, wie man vielleicht denkt. Warum? Weil das Aluminiummaterial einige bestimmte Eigenschaften hat, die gegen das Laserschneiden sprechen. Im folgenden Abschnitt erkläre ich die Eigenschaften von Aluminium.

 

Denken Sie daran, dass diese Eigenschaften das Laserschneiden schwierig, aber nicht unmöglich machen. Die Hersteller schneiden und formen das Aluminium mit Lasern in größeren Maßstäben.

 

1- Hohe Reflektivität

 

Wie oft habe ich das in diesem Artikel gesagt? Sie erinnern sich auswendig daran, wenn Sie schon lange darauf gewartet haben. Aluminium hat eine hohe Reflektivität. Das bedeutet, dass der Laser oder die Strahlen, die auf die Oberfläche von Aluminium treffen, zurückprallen. Diese Reflexion des Lasers ist schrecklich, wenn sie auch die Funktion der Maschine beeinträchtigen kann.

 

Lösung: Hersteller verwenden kurzwellige Laserstrahlen zum Schneiden von Aluminium. Diese Strahlen werden leicht absorbiert und Aluminium reflektiert die meisten dieser Strahlen nicht. Dies löst das Problem der hohen Reflektivität von Aluminium bis zu einem gewissen Grad.

 

2- Festigkeit und Dicke

 

Aluminium ist kein schwaches Material. Es ist vielmehr extrem fest und seine Bleche variieren in der Dicke. Dünne Aluminiumbleche stellen beim Laserschneiden keine Probleme dar. Einige Aluminiumbleche sind jedoch sehr dick und das Schneiden solcher Bleche kann schwierig sein.

 

Bei der Herstellung werden jedoch Hochleistungslasermaschinen verwendet, die hochenergetische Strahlen auf das Material abgeben. Derart intensive Laserstrahlen schneiden problemlos durch dickes Material. Denken Sie daran, dass Sie die Laserleistung jedes Mal entsprechend der Dicke anpassen müssen. Das dünne Aluminiumblech erfordert einen Laserstrahl mit weniger Energie und umgekehrt.

 

3- Wärmeableitung

 

Dies ist eine der größten Herausforderungen, denen sich Hersteller beim Laserschneiden von Aluminium stellen müssen. Haben Sie schon einmal von „Wärmeeinflusszonen“ gehört? Diese Bereiche außer dem Zielort werden durch die Einwirkung des Lasers schwach. Lassen Sie mich erklären, welche Probleme die Eigenschaften von Aluminium darstellen. Aluminium hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit.

 

Aluminium leitet also die gesamte Wärme ab, wenn ein Laserstrahl auf die Oberfläche trifft. Einfach ausgedrückt bleibt die Hitze eines Lasers nicht auf eine bestimmte Stelle fokussiert. Infolgedessen werden mehr Bereiche des Aluminiummaterials von der Hitze beeinflusst. Deshalb treten häufig WEZ auf, die das Material schwächen. Gibt es eine Lösung für diese höhere Wärmeleitfähigkeit von Aluminium?

 

Ja, moderne CNC-Lasermaschinen sind sehr gut in der Lage, dieses Problem zu lösen. Ihr computergesteuertes System steuert den Beschuss mit Laserstrahlen. Darüber hinaus sind diese Strahlen stark, konzentriert und fokussiert. Infolgedessen beeinflussen sie nur sehr gezielte Bereiche und nicht mehr Material. Diese Maschine reduziert die WEZ, aber das ist keine 100 % WEZ-sichere Lösung.

 

Kurze Zusammenfassung: Wenn Sie Aluminium mit diesen Lasern schneiden, bemerken Sie möglicherweise raue Kanten. Diese sind auf die Wärmeableitungsprobleme von Aluminium zurückzuführen. Solche Teile werden einem zusätzlichen Endbearbeitungsprozess unterzogen. Dieser Prozess entfernt diese rauen Oberflächen und sorgt für Glätte. Dies verursacht jedoch zusätzliche Kosten beim Aluminiumschneiden.

 

Vorteile des CNC-Laserschneidens von Aluminium

 

Kennen Sie die Einzelheiten dieser Laserschneidverfahren? Sie könnten sagen, dass das Laserschneiden von Aluminium nicht sehr effizient ist. Aluminium unterstützt dieses Laserschneiden nicht, da es einige Einschränkungen hat. Glauben Sie das? Wenn das der Fall ist, liegen Sie falsch. CNC-Lasermaschinen sind eine hervorragende Methode zur Herstellung von Aluminium.

 

Hier ist der Grund, warum ich diese Schneidmethode unterstütze:

 

• CNC-Lasermaschinen bieten 100 % Präzision beim Schneiden von Aluminiummaterial.
• Diese Maschinen können Aluminium jeder Größe und Dicke schneiden. Sie können die Leistung ihres Lasers erhöhen und verringern.
• Das Laserschneidverfahren ist reibungslos und schnell. Sie erhalten Ihr gewünschtes Teil sehr schnell und präzise.
• Die CNC-basierten Lasermaschinen produzieren beim Schneiden keinen Abfall. Sie schneiden genau das Teil, das Sie benötigen.

 

Es gibt also nur wenige Nachteile und die Vorteile sind vielfältig. Hersteller können die potenziellen Einschränkungen von Aluminiummaterialien leicht umgehen. Daher nimmt die Verwendung des Laserschneidens zu. Kleine bis etablierte Unternehmen verwenden diese Methoden zur Herstellung von Aluminium.

 

Häufig gestellte Fragen

 

Kann Aluminium mit dem Laser geschnitten werden?

Ja, Laser haben eine hohe Energie, sodass sie Aluminiummaterialien problemlos schneiden können. Diese Laser schneiden präzise und gewährleisten eine schnelle Bearbeitungszeit.

 

Wie funktioniert das Laserschneiden von Aluminium?

Die Lasermaschine sendet einen Hochleistungslaserstrahl auf die Oberfläche von Aluminium. Diese Strahlen schmelzen und verdampfen das Material dort, wo sie auftreffen. Das Laserschneiden von Aluminium bietet genaue Ergebnisse und reduziert Materialabfall.

 

Ist das Laserschneiden von Aluminium teuer?

Ja, das Laserschneiden von Aluminium ist im Vergleich zu herkömmlichen Methoden teuer. Sie müssen eine spezielle Laserschneidmaschine kaufen, die teuer ist. Auf lange Sicht sind diese Maschinen jedoch wertvoll. Sie können Aluminium schnell schneiden. Dies wird Ihre Produktivität und Effizienz steigern.

 

Fazit

 

Lassen Sie mich die weit verbreitete Verwirrung ausräumen: Laser können Aluminium jeder Dicke schneiden. Viele Menschen glauben, dass das Schneiden von Aluminium mit Lasern nicht möglich ist. Das ist falsch – es gibt verschiedene Laserschneidmaschinen mit unterschiedlicher Leistungskapazität. Darüber hinaus sind auch einige CNC-basierte Laserschneidmaschinen erhältlich, die 100 % Präzision bieten. In diesem Handbuch werden alle Einzelheiten dieser Maschinen behandelt.