Industrielle Laser bieten eine Vielzahl von Vorteilen, die sie in verschiedenen Fertigungsprozessen attraktiv machen.
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Präzision
‍Laser ermöglichen extrem präzise Bearbeitungen. Durch die Fokussierung des Laserstrahls auf kleine Bereiche können feine Schnitte, Gravuren und Markierungen mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

‍Vielseitigkeit
‍Industrielle Laser sind äußerst vielseitig und können eine breite Palette von Materialien bearbeiten, einschließlich Metalle, Kunststoffe, Keramik, Holz und mehr. Sie können für verschiedene Anwendungen wie Schneiden, Gravieren, Markieren und Schweißen eingesetzt werden.

‍Kontaktlose Bearbeitung
‍Laserbearbeitung ist eine kontaktlose Technologie, was bedeutet, dass das Werkstück während des Prozesses nicht berührt wird. Dies ist besonders vorteilhaft bei empfindlichen Materialien oder komplexen Formen.

‍Schlanke Schnitte
‍Laser ermöglichen schlanke Schnitte mit minimalen Wärmeeinflüssen auf das umgebende Material. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen, die eine geringe Wärmeverzerrung erfordern.

‍Automatisierung
‍Laserbearbeitung kann leicht in automatisierte Fertigungsprozesse integriert werden. Dies trägt zur Effizienzsteigerung, Kosteneinsparungen und zur Verbesserung der Gesamtproduktionsleistung bei.

‍Hohe Geschwindigkeit
‍Laser können Materialien sehr schnell bearbeiten, insbesondere bei dünnen Schnitten oder Markierungen. Dies führt zu einer erhöhten Produktivität und Durchsatzrate.

‍Berührungslose Markierung
‍Für Anwendungen wie die Produktkennzeichnung ermöglicht die Lasermarkierung eine dauerhafte, hochauflösende Beschriftung ohne direkten Kontakt mit dem Material.

‍Geringe Wartungsanforderungen
‍Moderne industrielle Laser sind oft robust und haben geringe Wartungsanforderungen. Dies trägt dazu bei, die Betriebskosten zu minimieren und die Produktionskontinuität aufrechtzuerhalten.

‍Designflexibilität
‍Laser erlauben eine große Designflexibilität, da sie komplexe Muster, feine Details und unterschiedliche Geometrien problemlos umsetzen können.

‍Umweltfreundlichkeit
‍In einigen Anwendungen können Laser umweltfreundlicher sein, da sie keine zusätzlichen Verbrauchsmaterialien wie Schneidwerkzeuge oder Lösungsmittel benötigen.Diese Vorteile machen industrielle Laser zu einer attraktiven Wahl für zahlreiche Fertigungsanwendungen, von der Elektronik- und Automobilindustrie bis hin zur Medizin und vielen anderen Branchen.

Die CO2 Laser splitten sich auf in Gleichstromlaser (minderwertige Glasröhren mit einer Haltbarkeit von ca. 2-3- Jahren) und Radiofrequenz Laser (RF Laser mit einer Haltbarkeit von ca. 30.000 – 40.000 Arbeitsstunden).

Eine 80 Watt Gleichstromlaserquelle kostet im Einkauf ca. € 1.200,00 netto.
Eine 80 Watt Iradion RF Laserquelle kostet Listenpreis € 16.885,00 netto.

Ein guter Gleichstromlaser arbeitet mit einem Strahldurchmesser von ca. 250~300 µm Durchmesser. Unser Lasersysteme mit RF Laser arbeiten mit 76 µm Strahldurchmesser. Wenn man mit 30 Watt und 30 µm Strahldurchmesser arbeitet und es verändert sich der Strahldurchmesser auf 40 µm, dann müssen 58 Watt verwendet werden, um die gleiche Energiedichte zu haben wie mit 30 Watt und 30 µm.

Überall da, wo der Laser auf dem Material einen Bildpunkt setzen soll, muss das Gas im Laser zum Leuchten gebracht und wieder abgeschaltet werden. Für dieses An/Aus benötigt eine Gleichstromquelle ca. 110 – 120 ns. Eine Iradion RF Laserquelle macht dies in 7,8 ns. Sie können zwar mit einer Gleichstromquelle Beschriften, dies aber nur mit sehr langsamem Vorschub und sehr beschränkter Qualität. Glas lässt sich mit einer Gleichstromquelle nur mit Hitzecracks markieren. Ein Gleichstromlaser hat eine sehr schlechte Strahlqualität, was bei der Bearbeitung von Holz zu einer sehr dunklen Schnittkante und sehr viel Schmauch führt.

Eine Gleichstromlaserquelle aufgrund der schlechten Strahlqualität und dem damit verbundenen unkontrollierbaren Energieübergang ins umliegende Material besonders gut geeignet, um damit Acryl zu schneiden.

Der CO₂ Laser mit 10600 nm Wellenfrequenz ist das Allrounder, da diese Wellenfrequenz auf nahezu allen Materialien einkoppelt. Das mit Energie angereicherte Licht generiert bis zu 2800°C auf der Materialoberfläche und verdampft diese oder bewirkt eine Gefügeveränderung.

Neben dem CO₂ Laser gibt es viele auf spezielle Anwendungen optimierte Lasersysteme. Hier ist besonders der Festkörperlaser mit 1064 nm Wellenfrequenzwichtig. Mit einem Faserlaser oder der Weiterentwicklung, dem MOPA Laser, kann man besonders gut Metalle und Laserreaktive Kunststoffe bearbeiten. Man spricht hier von einer Lasermarkierung. Lasermarkieren ist ein Verfahren zur permanenten Beschriftung von Werkstoffen mit einem Laserstrahl. Der Laserstrahl wird dabei auf die Oberfläche des Werkstücks gerichtet und erhitzt diese lokal. Dadurch verändert sich die Oberfläche des Werkstücks, beispielsweise wird sie aufgeschmolzen, oxidiert oder verdampft.

Laser und Fräsmaschinen sind zwei unterschiedliche Technologien, die in der Fertigungsindustrie eingesetzt werden.


Arbeitsprinzip
‍Laser: Ein Laser erzeugt einen hochenergetischen, kohärenten Lichtstrahl, der für Schneid-, Gravier- und Markierprozesse verwendet wird. Der Laserstrahl wird auf das Werkstück fokussiert, um Material abzutragen oder zu verändern.
‍Fräsmaschine: Eine Fräsmaschine verwendet rotierende Schneidwerkzeuge, um Material von einem Werkstück zu entfernen. Die Werkzeuge können verschiedene Formen haben und das Material durch Fräsen schrittweise abtragen.

‍Materialbearbeitung
‍Laser: Laser sind besonders effektiv bei der Bearbeitung von nichtmetallischen Materialien wie Holz, Kunststoff, Gummi und auch Metallen. Sie können präzise Schnitte und Gravuren erzeugen.
‍Fräsmaschine: Fräsmaschinen sind vielseitig und können sowohl Metalle als auch nichtmetallische Materialien bearbeiten. Sie eignen sich besonders gut für die Herstellung von präzisen mechanischen Teilen.

‍Präzision
‍Laser: Laser bieten hohe Präzision, insbesondere bei feinen Schnitten und Gravuren. Sie können komplexe Muster und detaillierte Designs erzeugen.
‍Fräsmaschine: Fräsmaschinen sind ebenfalls präzise und eignen sich gut für die Herstellung von Teilen mit engen Toleranzen. Die Präzision hängt jedoch von der Qualität der Maschine und der eingesetzten Werkzeuge ab.

‍Geschwindigkeit
‍Laser: Laser können Material relativ schnell bearbeiten, insbesondere bei dünnen Schnitten oder Gravuren. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit hängt von der Leistung des Lasers und dem Material ab.
‍Fräsmaschine: Fräsmaschinen können ebenfalls effizient arbeiten, insbesondere bei der Entfernung von größeren Materialmengen. Die Geschwindigkeit hängt von der Leistung der Maschine und dem gewählten Fräsprozess ab.

‍Anwendungsbereiche
‍Laser: Lasertechnologie wird häufig in der Schneid-, Gravier- und Markierindustrie eingesetzt. Sie ist auch in der medizinischen Chirurgie und in der Elektronikfertigung verbreitet.
‍Fräsmaschine: Fräsmaschinen werden in der Metallbearbeitung, Prototypenherstellung, Formenbau und anderen Bereichen eingesetzt, wo präzise mechanische Teile benötigt werden.

Einige der Hauptunterschiede zwischen CO₂-Lasern, Faserlasern, Nd:YAG/Nd:YVO-Lasern und Direkt-Dioden-Lasern.


1. CO₂-Laser
Medium: CO₂-Laser verwenden als aktives Medium Kohlendioxidgas (CO₂).
Anwendungen: Häufig für Schneid-, Gravur- und Markierungsanwendungen, insbesondere in der Industrie. Gut für nichtmetallische Materialien und einige Metalle.

Wellenlänge: 10.600nm -> üblich ~80 µm Strahldurchmesser im Fokus

2. Faserlaser
Medium: Faserlaser verwenden eine optische Faser als aktives Medium, typischerweise dotiert mit Erbium, Ytterbium oder Neodym.
Anwendungen: Weit verbreitet in der Materialbearbeitung, Schneiden, Schweißen und Markieren. Präzise und effizient, insbesondere für Metallbearbeitung.

Wellenlänge: 10.600nm -> üblich ~80 µm Strahldurchmesser im Fokus

3. Nd:YAG/Nd:YVO-Laser
Medium: Nd:YAG (Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat) und Nd:YVO (Neodym-dotiertes Yttrium-Orthovanadat) Laser verwenden Kristalle als aktives Medium.
Anwendungen: Nd:YAG-Laser werden in der Materialbearbeitung, Medizin (Laserchirurgie) und wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt. Nd:YVO-Laser sind kompakter und werden ebenfalls für Markierungsanwendungen genutzt.
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Wellenlänge: 1064~1070nm-> üblich ~34 µm Strahldurchmesser im Fokus‍

4. Direkt-Dioden-Laser
Medium: Direkt-Dioden-Laser verwenden Halbleiterdioden als aktives Medium.
Anwendungen: Direkt-Dioden-Laser sind effizient und kostengünstig. Sie finden Anwendungen in der Materialbearbeitung, medizinischen Anwendungen und auch in der Industrie, besonders wenn eine kontinuierliche Laserquelle benötigt wird.

Wellenlänge: 940~1020nm-> üblich >200 µm Strahldurchmesser im Fokus

Unterschiede zusammengefasst:

Aktives Medium: CO₂-Laser nutzen CO₂-Gas, Faserlaser optische Fasern, Nd:YAG/Nd:YVO-Laser Kristalle und Direkt-Dioden-Laser Halbleiterdioden.

Anwendungen: CO₂-Laser sind gut für nichtmetallische Materialien, Faserlaser für präzise Metallbearbeitung, Nd:YAG/Nd:YVO-Laser für eine Vielzahl von Anwendungen und Direkt-Dioden-Laser für Effizienz und kontinuierliche Anwendungen.

Energieeffizienz: Faserlaser und Direkt-Dioden-Laser neigen dazu, energieeffizienter zu sein als CO₂-Laser und Nd:YAG/Nd:YVO-Laser.

Kompaktheit: Faserlaser und Direkt-Dioden-Laser sind oft kompakter als CO₂-Laser und Nd:YAG/Nd:YVO-Laser. Die Wahl des geeigneten Lasertyps hängt von den spezifischen Anforderungen einer Anwendung ab, einschließlich Material, Präzisionsanforderungen, Kosten und Energieeffizienz.

CO₂-Laser sind eine spezielle Art von Gaslaser, bei denen Kohlendioxid (CO₂) als aktives Medium verwendet wird. Diese Laser haben aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und ihrer Effizienz in verschiedenen Industrien an Bedeutung gewonnen.

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‍Aufbau eines CO₂-Lasers

Aktives Medium: Das aktive Medium eines CO₂-Lasers ist Kohlendioxidgas (CO₂). Dieses Gas wird mit anderen Gasen wie Stickstoff (N2) und Helium (He) gemischt, um optimale Laserbedingungen zu schaffen.

‍Resonator: Der Laser besteht aus einem optischen Resonator, der aus zwei Spiegeln besteht. Einer der Spiegel ist teilweise durchlässig, während der andere Spiegel hochreflektierend ist. Der Resonator ermöglicht die Rückkopplung des Laserlichts und verstärkt den Laserstrahl.

‍Energiezufuhr: Um den Laser zu aktivieren, wird dem Gasgemisch Energie zugeführt. Dies geschieht oft durch elektrische Entladung oder durch Pumpen des Gases mit einem anderen Laser.
‍Wellenlänge: CO₂-Laser emittieren Licht im Infrarotbereich mit einer charakteristischen Wellenlänge von etwa 9,4 bis 10,6 Mikrometern. Diese Wellenlänge ist besonders effektiv für die Bearbeitung von nichtmetallischen Materialien und einigen Metallen.

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‍Eigenschaften von CO₂-Lasern

Präzision und Fokussierung: CO₂-Laser zeichnen sich durch eine hohe Präzision und die Fähigkeit aus, den Laserstrahl auf kleine Bereiche zu fokussieren. Dies ermöglicht feine Schnitte, Gravuren und Markierungen.

‍Materialbearbeitung: CO₂-Laser sind besonders gut für die Bearbeitung von nichtmetallischen Materialien wie Holz, Kunststoff, Papier, Glas und Organika geeignet. Sie werden auch für die Bearbeitung einiger Metalle wie Aluminium und Edelstahl verwendet.

‍Anwendungen: CO₂-Laser finden breite Anwendung in der Industrie für Schneid-, Gravur-, Markier- und Schweißprozesse. Sie werden auch in der Medizin für chirurgische Eingriffe, in der Elektronikfertigung und in der Forschung eingesetzt.

‍Leistungsstärke: CO₂-Laser können eine hohe Leistung erreichen, von niedrigen Wattzahlen bis zu mehreren Kilowatt für industrielle Anwendungen.

‍Kompaktheit: Moderne CO₂-Lasersysteme sind oft kompakt und können leicht in verschiedene Fertigungsprozesse integriert werden.

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Anwendungsgebiete

Industrielle Fertigung: Schneiden, Gravieren, Markieren und Schweißen von Materialien in der Metallverarbeitung, Kunststoffindustrie und anderen Produktionszweigen.

‍Medizin: Laserchirurgie, dermatologische Anwendungen und Dentalanwendungen.

‍Elektronikindustrie: Leiterplattenherstellung, Präzisionsbearbeitung von elektronischen Bauteilen.

‍Forschung und Entwicklung: Materialuntersuchungen, wissenschaftliche Experimente und Präzisionsmessungen. CO₂-Laser sind aufgrund ihrer Vielseitigkeit, Effizienz und Präzision zu einem wesentlichen Bestandteil verschiedener Branchen geworden.

Faserlaser sind eine spezielle Art von Laser, bei denen der aktive Laserstrahl durch eine optische Faser geleitet wird.

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‍Aufbau von Faserlasern
‍Ein Faserlaser besteht aus einer aktiven Faser, die als Lasermedium dient. Diese Faser ist oft dotiert mit Ionen wie Erbium, Ytterbium oder Neodym, die für die Emission von Laserlicht verantwortlich sind.

Die Faser wird von zwei Spiegeln begrenzt, wobei einer der Spiegel teilweise durchlässig ist. Der Laserstrahl wird zwischen den Spiegeln hin- und her reflektiert und dabei durch die aktive Faser geleitet.

‍Eigenschaften von Faserlasern
‍Faserlaser zeichnen sich durch eine hohe Strahlqualität und Kohärenz aus, was zu präzisen und fokussierten Laserstrahlen führt. Sie sind oft kompakt und bieten eine hohe Energieeffizienz. Faserlaser können in verschiedenen Wellenlängenbereichen arbeiten, was ihre Anpassungsfähigkeit an verschiedene Anwendungen erhöht.

‍Anwendungen von Faserlasern

Materialbearbeitung
‍Faserlaser werden häufig zum Schneiden, Schweißen, Markieren und Gravieren von Metallen, Kunststoffen und anderen Materialien in der industriellen Fertigung eingesetzt. Ihre Präzision und Schnelligkeit machen sie ideal für diese Anwendungen.

‍Medizinische Anwendungen
‍Faserlaser werden in der Medizin für verschiedene Anwendungen eingesetzt, einschließlich Laserchirurgie, Hautbehandlungen, Zahnheilkunde und Augenoperationen. Die Präzision der Faserlaser ermöglicht präzise Eingriffe.

‍Kommunikationstechnologie
‍Faserlaser spielen eine entscheidende Rolle in der optischen Kommunikationstechnologie. Sie werden in Glasfaserübertragungssystemen für Datenübertragung und Telekommunikation verwendet.

‍Wissenschaftliche Anwendungen
‍In der Forschung werden Faserlaser für Untersuchungen in den Bereichen Physik, Chemie und Materialwissenschaften eingesetzt. Sie ermöglichen hochpräzise Messungen und Experimente.

‍Verteidigung und Sicherheit
‍Faserlaser werden in militärischen Anwendungen für Entfernungs- und Zielmarkierung sowie in Sicherheitssystemen wie Lidar (Light Detection and Ranging) verwendet.

‍Laserbeschriftung und Kennzeichnung
‍Aufgrund ihrer Präzision und Vielseitigkeit werden Faserlaser häufig für die dauerhafte Kennzeichnung von Produkten in verschiedenen Industrien eingesetzt.

Die breite Anwendungspalette von Faserlasern in verschiedenen Branchen zeigt ihre Bedeutung als leistungsstarke und effiziente Werkzeuge für unterschiedliche Fertigungs- und Forschungsanforderungen.

Laserbeschriftung, auch Lasermarkierung genannt, ist ein Verfahren zur Kennzeichnung von Oberflächen durch die Verwendung von Laserstrahlen. Dieser Prozess bietet eine präzise, dauerhafte und hochauflösende Beschriftung auf einer Vielzahl von Materialien. Hier ist eine detaillierte Erklärung, wie Lasermarkierung durchgeführt wird.

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‍1. Auswahl des Lasertyps
‍Je nach den Anforderungen der Anwendung und des zu beschriftenden Materials wird der geeignete Lasertyp ausgewählt. CO₂-Laser, Faserlaser, Nd:YAG-Laser und Direct-Diode-Laser sind gängige Typen für Lasermarkierung.

‍2. Vorbereitung des Materials
‍Das Material, das beschriftet werden soll, wird vorbereitet, indem beispielsweise Oberflächen gereinigt oder beschichtet werden, um optimale Beschriftungsergebnisse zu erzielen.

‍3. Festlegung der Markierungsparameter
‍Markierungsparameter wie Laserleistung, Pulsfrequenz, Pulsbreite und Geschwindigkeit werden festgelegt. Diese Parameter hängen von den Materialeigenschaften und den gewünschten Markierungsergebnissen ab.

‍4. Erstellung des Markierungslayouts
‍Das gewünschte Markierungslayout, das Text, Symbole oder Barcodes enthalten kann, wird in einem Computerprogramm erstellt. Dieses Layout wird in das Steuerungssystem des Lasers übertragen.

‍5. Ausrichtung und Positionierung
‍Das Werkstück wird entsprechend ausgerichtet und positioniert, um sicherzustellen, dass die Markierung am richtigen Ort und in der gewünschten Ausrichtung erfolgt.

‍6. Lasermarkierung
‍Der Laserstrahl wird auf die Oberfläche des Materials gerichtet. Je nach gewähltem Lasertyp interagiert der Laserstrahl unterschiedlich mit dem Material.

‍CO₂-Laser: Diese erzeugen Markierungen durch Materialverdampfung. Der Laserstrahl erhitzt das Material, bis es verdampft und die Beschriftung entsteht.

‍Faserlaser: Diese erzeugen Markierungen durch Oxidation oder Farbveränderung. Der Laserstrahl interagiert mit der Materialoberfläche und verändert ihre Farbe.

‍Nd:YAG-Laser: Ähnlich wie CO₂-Laser erzeugen sie Markierungen durch Materialverdampfung.

‍Direct-Diode-Laser: Diese erzeugen Markierungen durch Materialverfärbung oder -reduktion.

‍7. Kontrolle der Markierqualität
‍Die Qualität der Markierung wird überwacht und gegebenenfalls angepasst, um sicherzustellen, dass die Beschriftung den Anforderungen entspricht.

‍8. Post-Markierungspflege
‍In einigen Fällen ist es notwendig, das Werkstück nach der Markierung zu reinigen oder zu behandeln, um überschüssige Partikel zu entfernen oder die Markierung zu schützen.Lasermarkierung findet in verschiedenen Industrien Anwendung, darunter die Elektronik-, Automobil-, Medizin- und Luft- und Raumfahrtindustrie. Sie bietet nicht nur eine präzise und dauerhafte Markierung, sondern ermöglicht auch eine automatisierte und effiziente Beschriftung von Produkten.

Laserschneiden von Metallen ist ein fortschrittlicher Fertigungsprozess, der die präzise und effiziente Bearbeitung von Metallteilen ermöglicht. Hier ist eine detaillierte Erklärung, wie das Laserschneiden von Metallen durchgeführt wird.

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1. Auswahl des geeigneten Lasertyps
‍Für das Laserschneiden von Metallen werden oft Faserlaser oder CO₂-Laser eingesetzt. Die Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung und den Eigenschaften des zu schneidenden Materials ab.

‍2. Vorbereitung des Materials
‍Das zu schneidende Metall wird auf die Bearbeitung vorbereitet. Dies kann das Reinigen der Oberfläche, das Entfernen von Oxidschichten oder das Aufbringen einer Schutzbeschichtung beinhalten.

‍3. Festlegung der Schneideparameter
‍Wichtige Schneideparameter, wie die Laserleistung, die Strahlführungsgeschwindigkeit und die Fokussierung, werden festgelegt. Diese Parameter variieren je nach Materialart und -dicke.

‍4. Ausrichtung und Fixierung
‍Das Metallstück wird auf der Schneidplattform ausgerichtet und fixiert, um sicherzustellen, dass es während des Schneidvorgangs stabil bleibt.

‍5. Programmierung und Ausrichtung des Laserstrahls
‍Das Computer-Aided Design (CAD)-Modell des zu schneidenden Teils wird in das Steuerungssystem des Lasers eingespeist. Der Laserstrahl wird entsprechend den CAD-Daten ausgerichtet.

‍6. Fokussierung des Laserstrahls
‍Der Laserstrahl wird auf die optimale Fokussierung eingestellt, um die maximale Energiekonzentration auf der Materialoberfläche zu erreichen. Dies ist entscheidend für präzise und saubere Schnitte.

‍7. Laserschneiden
‍Der Laserstrahl wird aktiviert und entlang der vorprogrammierten Kontur oder Linie über das Metall bewegt. Die hohe Energie des Laserstrahls schmilzt oder verdampft das Material entlang der Schnittlinie.Bei Faserlasern wird der Laserstrahl oft durch eine Düse mit assistierendem Gas (z. B. Stickstoff oder Sauerstoff) geführt, um den Schneidprozess zu verbessern.

‍8. Schneidüberwachung
‍Der Schneidprozess wird kontinuierlich überwacht, um sicherzustellen, dass die Schnittqualität den Anforderungen entspricht. Automatische Systeme können Anpassungen in Echtzeit vornehmen.

‍9. Nachbearbeitung
‍Nach dem Laserschneiden können Nachbearbeitungsschritte erforderlich sein, wie das Entfernen von Schmelzspuren, Reinigen der Teile oder die Anwendung von Schutzbeschichtungen.

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‍Vorteile des Laserschneidens von Metallen

Präzision: Hohe Schnittgenauigkeit und feine Konturen.
‍Effizienz: Schnelle Bearbeitung und hohe Produktivität.
‍Vielseitigkeit: Geeignet für verschiedene Metallarten und -dicken.
‍Minimale Wärmeeinflüsse: Geringe Wärmeausdehnung und Verzerrung des Materials.
‍Automatisierung: Gut für automatisierte Fertigungsprozesse.Das Laserschneiden von Metallen ist in vielen Branchen weit verbreitet, darunter die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt, die Elektronik und die Fertigung von Metallteilen für verschiedene Anwendungen.