Es gibt viele Materialien, die mit einem Laserschneider geschnitten werden können: von Holz bis Kunststoff, von Stahl bis Keramik.
Werfen wir einen Blick auf die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Laserschneidens:
Luft- und Raumfahrt
Luftfahrt und Laserschneidtechnologie sind seit jeher eng miteinander verbunden. Boeing gehörte in den 1er Jahren zu den ersten Unternehmen, die Laserschneidtechnologie für ihre Triebwerke einsetzten.
Luft- und Raumfahrt stellen höchste Anforderungen an Material und Technologie: Moderne Triebwerke müssen immer höhere Leistungen erbringen und gleichzeitig den Treibstoffverbrauch senken. Der Einsatz von Materialien mit verbesserter Festigkeit und reduzierter Dichte ist der mit Abstand effizienteste Weg, dieses Ziel zu erreichen. Die Lasermaterialbearbeitung hat sich für diese Anforderungen bewährt.
In der Luft- und Raumfahrt liegen die Leistungen der Laser im Bereich von einigen hundert bis einigen tausend Watt. Sie werden zum Schneiden und Schmelzschweißen von Blechen aus Legierungen und Superlegierungen, zum Tiefbohren von Turbinentriebwerken, zur Reparatur von Schaufeln für Gasturbinentriebwerke, zum Bohren von Enteisungsplatten im laufenden Betrieb und zur Wärmebehandlung von Oberflächen eingesetzt. Dank dieser Techniken können die Triebwerke bei hohen Temperaturen effizient arbeiten.
In der Luft- und Raumfahrt werden mittlerweile sogar ultraschnelle Laserschneidsysteme eingesetzt. Es gibt zwei Arten von Ultrakurzpulslasern: Pikosekundenlaser (1x10-12 Sekunden) und Femtosekundenlaser (2x1-10 Sekunden). Ihre extrem kurze Pulsdauer ermöglicht Spitzenleistungen von bis zu Gigawatt, wodurch nahezu alle Materialien unter Laserbestrahlung schlagartig zerkleinert werden können.
Tipps:
• Verbessert die Festigkeit des Materials, verringert jedoch seine Dichte.
• Die Verarbeitung ist äußerst vielseitig: Durch die Abstimmung der Laserparameter können mehrere Aufgaben wie Schneiden, Bohren, Schweißen und Beschichten mit einer einzigen Maschine erledigt werden.
Photovoltaik-Module
Zur Herstellung von Photovoltaikmodulen werden mehrere dünne Schichten leitfähiger und photoaktiver Materialien benötigt. Diese Schichten werden anschließend strukturiert, gebohrt und miteinander verkabelt.
Laser werden zur Randentschichtung von Dünnschicht-Solarzellen eingesetzt. Um Dünnschicht-Solarmodule vor Korrosion und langfristigen Kurzschlüssen zu schützen, wird das Schichtsystem am Modulrand entfernt und laminiert. In den 2000er Jahren stellte die gesamte Solarindustrie auf Laser um, um diesen wenige Millimeter großen Bruchteil des Halbleitermaterials an den Rändern der Siliziumscheibe zu entfernen, der sonst zu unerwünschten Kurzschlüssen an den Rändern führen würde.
Bei diesem Verfahren arbeitet der Laserstrahl mit einer Geschwindigkeit von über 700 mm pro Sekunde und das Risiko eines Kurzschlusses ist sehr gering. Es ist wesentlich zuverlässiger als alle anderen derzeit auf dem Markt erhältlichen Techniken, beispielsweise besser als Sandstrahlen.
Ein zweiter erfolgreicher Laserprozess beim Bau von Solarmodulen ist das Bohren von Solarzellen. Der Laser arbeitet berührungslos und kann sehr schnell in Position gebracht werden, ohne mechanische Spannung zu erzeugen. Tausende Löcher können pro Sekunde gebohrt werden.
Tipps:
• Erzeugt extrem kleine und präzise Solarzellen.
• Preiswert.
• Sehr wenig Zeitaufwand.
• Einfach in die Produktionslinie zu integrieren.
• Berührungslos, präzise und prozesssicher.
• Es besteht ein sehr geringes Kurzschlussrisiko.
• Viel zuverlässiger als alle anderen Techniken, die es bisher auf dem Markt gibt.
Fashion
Laserschneider waren früher nur in der Haute Couture im Einsatz, doch heute ist die Technologie für Hersteller leichter zugänglich. Lasergeschnittene Seide und Leder sieht man heute häufiger in Prêt-à-porter-Kollektionen oder bei Einzelhändlern wie Topshop oder ASOS.
Generell funktioniert Laserschneiden am besten bei synthetischen Stoffen; die Kunststoffe dieser Textilien schmelzen während des Prozesses, wodurch eine versiegelte, perfekte Schnittkante entsteht, die nicht ausfranst. Naturstoffe hingegen werden durch die Hitze des Lasers leicht beschädigt, wodurch die Fasern an Ort und Stelle bleiben. Dies führt in der Regel zu einer Verfärbung an der Schnittkante, auch wenn je nach Stoff und Laserstärke Anpassungen vorgenommen werden können, um eventuelle Markierungen zu vermeiden.
Auch Leder lässt sich mit Lasern hervorragend bearbeiten. Der französische Sattler und Designer Hermès beispielsweise hat in seinen Werkstätten mehrere Laser installiert und schneidet damit Stücke aus Leder. Dank dieser präzisen Technologie können die Handwerker nun vier bis fünf Taschen aus einer Haut schneiden, ohne dabei so viel von ihrem kostbaren und teuren Material zu verlieren wie beim Schneiden mit Klingen.
Tipps:
• Hohe Genauigkeit.
• Saubere Laserschnitte.
• Versiegelte Stoffkanten verhindern ein Ausfransen.
• Eine einzigartige Maschine kann viele verschiedene Materialien schneiden: Seide, Nylon, Leder, Neopren, Polyester, Baumwolle ...
• Laserschnitte werden ohne Druck auf den Stoff ausgeführt. Während des Schneidevorgangs muss bei keinem anderen Vorgang das Kleidungsstück berührt werden.
• Es bleiben keine unbeabsichtigten Spuren auf dem Stoff zurück, was besonders bei empfindlichen Stoffen wie Seide und Spitze von Vorteil ist.
Roboter, Drohnen und elektronische Fertigung
Der Laserschneider bietet eine effiziente Schneidlösung für nahezu jedes Material in der Elektronikindustrie.
Beispielsweise ist das Laserschneiden bei MicroSD-Karten bei vergleichbarer Leistung dreimal kostengünstiger als das Wasserstrahlschneiden. Dasselbe gilt für das Laserschneiden von Leiterplatten. Bei der Herstellung von Mobiltelefonen und Smartphones ist das Laserschneiden in allen Bereichen ein leistungsstarkes Werkzeug. Laser schneiden Kunststoffgehäuse, bohren Löcher für die Tastatur, für die verschiedenen Stecker, gravieren die Marke … Der Laser wird sogar zum Schmelzen von Kunststoffplatten zum Schutz des Bildschirms verwendet.
Auch bei Drohnen und Robotern ist häufig der Einsatz von Laserschneiden erforderlich, sowohl für die elektronischen Komponenten als auch für die Geräteteile.
Tipps:
• Durch die Strahlablenkung mit Scanköpfen lassen sich beliebig komplexe Konturen in kurzer Zeit schneiden, die auch umprogrammiert werden können.
• Im Gegensatz zu anderen Schneidverfahren kann es beim Laser nicht zu Verschleiß kommen, was eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität gewährleistet.
• Versiegelte und saubere Kanten.
