Der Einsatz der Faserlaser-Schneidtechnologie in der Industrie ist erst seit wenigen Jahren bekannt. Viele Unternehmen haben die Vorteile von Faserlasern erkannt. Durch die kontinuierliche Verbesserung der Schneidtechnologie hat sich das Faserlaserschneiden zu einer der fortschrittlichsten Technologien der Branche entwickelt. Im Jahr 2014 übertrafen Faserlaser die CO2-Laser als größten Laserquellenanteil.
Plasma-, Flammen- und Laserschneidtechniken sind bei mehreren thermischen Schneidmethoden üblich, während das Laserschneiden die beste Schneideffizienz bietet, insbesondere beim Schneiden feiner Merkmale und Löcher mit Durchmesser-Dicken-Verhältnissen von weniger als 1:1. Daher ist die Laserschneidtechnik auch für den strengen Feinschnitt die bevorzugte Methode.
Das Faserlaserschneiden hat in der Branche große Aufmerksamkeit erhalten, da es sowohl die Schnittgeschwindigkeit als auch die Qualität bietet, die mit dem CO2-Laserschneiden erreichbar ist, und gleichzeitig die Wartungs- und Betriebskosten erheblich senkt.
Vorteile des Faserlaserschneidens
Faserlaser bieten Anwendern die niedrigsten Betriebskosten, die beste Strahlqualität, den niedrigsten Stromverbrauch und die niedrigsten Wartungskosten.
Der wichtigste und bedeutendste Vorteil der Faserschneidetechnologie dürfte ihre Energieeffizienz sein. Mit Faserlaser-Komplett-Festkörper-Digitalmodulen und einem einzigen Design weisen Faserlaser-Schneidsysteme höhere elektrooptische Umwandlungseffizienzen auf als Kohlendioxid-Laserschneiden. Für jede Antriebseinheit einer Kohlendioxid-Schneidanlage beträgt die tatsächliche Gesamtauslastung etwa 8 % bis 10 %. Bei Faserlaserschneidsystemen können Anwender eine höhere Energieeffizienz zwischen 25 % und 30 % erwarten. Mit anderen Worten: Das Glasfaser-Schneidsystem verbraucht etwa drei- bis fünfmal weniger Energie als das Kohlendioxid-Schneidsystem, was zu einer Steigerung der Energieeffizienz von mehr als 86 % führt.
Faserlaser haben kurzwellige Eigenschaften, die die Absorption des Strahls durch das Schneidmaterial erhöhen und können Materialien wie Messing und Kupfer sowie nicht leitende Materialien schneiden. Ein konzentrierterer Strahl erzeugt einen kleineren Fokus und eine größere Tiefenschärfe, sodass Faserlaser dünnere Materialien schnell und Materialien mittlerer Dicke effizienter schneiden können. Beim Schneiden von Materialien mit einer Dicke von bis zu 6 mm entspricht die Schnittgeschwindigkeit einer 1,5-kW-Faserlaserschneidanlage der Schnittgeschwindigkeit einer 3-kW-CO2-Laserschneidanlage. Da die Betriebskosten des Faserschneidens niedriger sind als die Kosten eines herkömmlichen Kohlendioxid-Schneidesystems, kann dies als eine Steigerung der Produktion und eine Senkung der kommerziellen Kosten verstanden werden.
Es gibt auch Wartungsprobleme. Kohlendioxid-Gaslasersysteme erfordern eine regelmäßige Wartung; Spiegel erfordern Wartung und Kalibrierung, und die Resonatoren erfordern regelmäßige Wartung. Andererseits erfordern Faserlaserschneidlösungen nahezu keine Wartung. Kohlendioxid-Laserschneidanlagen benötigen Kohlendioxid als Lasergas. Aufgrund der Reinheit des Kohlendioxidgases ist der Hohlraum verschmutzt und muss regelmäßig gereinigt werden. Bei einer Multi-Kilowatt-CO2-Anlage kostet dies mindestens 20.000 US-Dollar pro Jahr. Darüber hinaus erfordern viele Kohlendioxidschnitte Hochgeschwindigkeits-Axialturbinen zur Lieferung von Lasergas, während Turbinen Wartung und Sanierung erfordern. Schließlich sind Faserschneidelösungen im Vergleich zu Kohlendioxid-Schneidesystemen kompakter und haben weniger Auswirkungen auf die Umwelt, sodass weniger Kühlung erforderlich ist und der Energieverbrauch erheblich gesenkt wird.
Durch die Kombination aus geringerem Wartungsaufwand und höherer Energieeffizienz emittiert das Faserlaserschneiden weniger Kohlendioxid und ist umweltfreundlicher als Kohlendioxid-Laserschneidsysteme.
Faserlaser werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Laser-Glasfaserkommunikation, industrieller Schiffbau, Automobilbau, Blechbearbeitung, Lasergravur, medizinische Geräte und mehr. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie erweitert sich ihr Anwendungsbereich immer weiter.
Funktionsweise einer Faserlaser-Schneidemaschine – Prinzip der Lichtemission von Faserlasern