Blech lasern oder stanzen? Teil 2: Die Vorteile des Lasers

Blech lasern. Das klingt direkt nach Science-Fiction oder nach einer Szene in einem Thriller, bei dem die Einbrecher dem Tresor mit einem High-Tech-Bohrer auf den Leib rücken.

In der Wirklichkeit sind wir beim Lasern in der Metallbearbeitung davon gar nicht so weit weg. Zugegeben: Das zu schneidende Metall ist längst nicht so dick wie eine Tresorwand – und am Ende gibt es meistens auch keine Verfolgungsjagd mit der Polizei…

Auf jeden Fall ist das Laserschneiden ein thermisches Trennverfahren für Blech, mit der sich eine große Vielfalt an Werkstoffen berührungslos und effizient bearbeiten lassen.

Ganz allgemein wirkt beim Laserschneiden ein stark fokussierter Laserstrahl auf ein Werkstück ein. Dabei schmilzt oder verdampft das Material.

Das ist beim Lasern von Blech aber nur eine Seite der Medaille. Denn das beim Laserschneiden verwendete Prozessgas ist fast genauso wichtig wie der Laserstrahl an sich.

Dieses Prozessgas wird während des Schneidvorgangs über eine Düse zugeführt. Das Gas schützt die Optik des Lasers vor Schäden durch Metallspritzer oder Dämpfe. Es entfernt außerdem abgetragenes Material aus der Schnittfuge und beeinflusst daneben den Schneideprozess selbst.

So funktioniert das Laserschneiden im Detail
Grafik angelehnt an: Kjellberg

Grundsätzlich kommen beim Laserschneiden zwei verschiedene Lasertypen zum Einsatz: die Festkörperlaser und die CO2-Laser.

Die CO2-Laser sind die Klassiker bei der Laserbearbeitung. Bei dieser Laser-Technologie wird ein Gasgemisch elektrisch angeregt, um einen Laserstrahl zu erzeugen. Solche CO2-Laser werden schon seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich in der Blechfertigung eingesetzt.

Festkörperlaser bei der Blechbearbeitung sind seit einiger Zeit in aller Munde. Sie erzeugen den Laserstrahl mit einem kristallinen Festkörper. Je nachdem wie dieser Festkörper geformt ist, unterscheidet man die Festkörperlaser weiter in Faserlaser, Stablaser und Scheibenlaser.

Über die jeweiligen Stärken und Schwächen der beiden Technologien wird viel diskutiert. Letztlich kann man dazu aber ganz diplomatisch sagen: beide Technologien haben ihre Daseinsberechtigung.

Der CO2-Laser glänzt mit einer hohen Schnittqualität auch bei dickeren Werkstoffen und einer großen Vielseitigkeit bei den bearbeitbaren Materialien.

Der Festkörperlaser hat dagegen einen höheren Wirkungsgrad und ist weniger wartungsintensiv, was in niedrigeren stündlichen Betriebskosten resultiert. Gerade im Dünnblechbereich ist er außerdem schneller unterwegs. Nicht zu unterschätzen: der Festkörperlaser ist kompakter und spart so letztendlich Platz in der Fertigungshalle.

Beim Lasern von Blech ist die Wahl des geeigneten Lasers aber nur ein wichtiger Aspekt. Mit unterschiedlichen Fertigungsparametern und je nach zugeführtem Prozessgas können verschiedene Laserschneidverfahren realisiert werden.

Diese haben jeweils eigene Vor- und Nachteile:

Beim Schmelzschneiden wird das Werkstück an der Schnittstelle durch den Laser kontinuierlich aufgeschmolzen. Ein zugeführtes Prozessgas bläst das geschmolzene Material aus der Schnittfuge.

Dazu kommen reaktionsträge Gase wie Stickstoff oder Argon zum Einsatz. Clever: Diese Gase hemmen chemische Reaktionen und verhindern so, dass das geschmolzene Metall in der Schnittfuge oxidiert.

Laserschmelzschneiden eignet sich besonders für dünne Bleche. Das Verfahren hat den großen Vorteil, dass das Material in der Schnittfuge nicht oxidiert. Die Werkstücke sehen deswegen optisch auch ohne Weiterverarbeitung super aus. Auch Grate entstehen bei diesem Verfahren nicht.

Beim Brennschneiden spielt Sauerstoff als Prozessgas eine zentrale Rolle. Der zugeführte Sauerstoff reagiert mit dem aufgeschmolzenen Metall. Es kommt zu einer exothermen Reaktion bei der Energie frei wird. Dabei verbrennt das zu verarbeitende Material in der Schnittfuge. Die Rückstände werden dann gleich mit dem zugeführten Sauerstoff aus der Fuge geblasen.

Laserbrennschneiden wird häufig eingesetzt, um eisenhaltige Materialien zu schneiden. Die durch die Reaktion mit dem Sauerstoff zusätzlich eingebrachte Wärme macht das Laserbrennschneiden besonders schnell. Außerdem hilft sie dabei, auch dickere Bleche zu schneiden.

Der Nachteil: das Material oxidiert an den Schnittfläche. Bevor die Werkstücke zum Schweißen oder Pulverbeschichten kommen, ist also eine Nachbehandlung notwendig.

Beim Sublimierungsschneiden wird das Material direkt verdampft und nicht erst flüssig. Insofern eignen sich dieses Verfahren für Werkstoffe, die beim Schmelzen nicht wirklich flüssig werden wie beispielsweise Holz, Textilien oder auch Kunststoff. Auch bei diesem Verfahren schirmt ein reaktionsträges Prozessgas wie Stickstoff oder Argon die Schnittflächen ab und verhindert eine Oxidation.

In der Blechbearbeitung spielt das Sublimierungsschneiden eine untergeordnete Rolle. Bei Stents für die Medizintechnik oder anderen extrem feinen Anwendungen, wird es jedoch eingesetzt.

Ein anderes gängiges Verfahren zum Trennen von Blech in der Industrie ist das Stanzen. Die Vorteile beim Blech stanzen haben wir bereits in einem früheren Beitrag behandelt.

Um die Fairness zu wahren möchten wir sie an dieser Stelle noch einmal auf den Punkt bringen:

Eine Stanzmaschine kann dreidimensionale Umformungen wie Gewinde und sogar kleine Abkantungen vornehmen und so spätere Arbeitsschritte auf anderen Maschinen einsparen. Außerdem hat das Stanzen bei größeren Losgrößen tendenziell einen Effizienzvorteil.
Es gibt also Fertigungsszenarien, bei denen die Produktion auf einer Stanzmaschine grundsätzlich sinnvoll ist.

Und der Laser?

Der herausragende Vorteil des Lasers ist seine hohe Flexibilität. Er schneidet frei beliebige (auch komplexe) Konturen und zwar mit minimalen Rüstaufwand. Selbst für die ausgefallensten Konturen müssen also nicht extra irgendwelche Sonderwerkzeuge angeschafft werden. Längere Rüstzeiten, etwa für Werkzeugwechsel, wie sie bei der Stanzmaschine eingeplant werden, entfallen beim Lasern von Blech.

Generell ist das Lasern von Blech bei kleineren Losgrößen häufig effizienter. Dazu trägt auch bei, dass der Laser, vor allem beim Schmelzschneiden saubere Schnittkanten hinterlässt, die eine Nachbearbeitung, wie etwa eine Entgratung, überflüssig machen.

Der Laser ist damit der Champion, wenn es um die Fertigung von sich schnell ändernde Aufträgen geht und wenn komplexe Teile in kleineren Stückzahlen und besonders schnell benötigt werden, etwa für einen Prototypen.

Manchmal sind Dinge, die an sich schon super sind, in der Kombination noch besser. So wie Filme und Popcorn oder Weihnachten und Schnee.

Eine Stanz-Laser-Kombimaschine lasert und stanzt Blech und landet damit eindeutig auch in dieser Kategorie.

Bei Standardkonturen oder dreidimensionalen Umformungen kommt der Stanzkopf zum Einsatz. Filigrane und komplexe Konturen schneidet der Laser in das Blech. Es ist sogar möglich mit dem Laser direkt auf Umformungen, die kurz davor im Stanzmodus eingebracht wurden. Mit dieser Flexibilität bei der Blechbearbeitung können komplexe Blechteile effizient auf einer Maschine gefertigt werden.

Ob mit dem Laser oder der Stanzmaschine, Ihre Fertigungsaufträge sind bei uns in besten Händen. Unsere Konstruktionsabteilung prüft Ihren Auftrag auf Optimierungen, für eine effiziente Fertigung auf unseren Maschinen. Bei der Fertigung holen unsere erfahrenen Mitarbeiter alles aus den Maschinen heraus und fertigen Ihre Teile mit höchster Präzision.

Probieren Sie doch einfach mal selbst aus und überzeugen Sie sich von unserer Qualität und unserem Service. Schicken Sie einfach Ihre Anfrage an vertrieb@merath.com oder über das Kontaktformular. Bei Fragen erreichen Sie uns telefonisch unter 07151 959 30 0.