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Wie bei anderen Molekularlasern ist auch beim CO₂-Laser das Funktionsprinzip der stimulierten Emission komplex. In die Entladungsröhre wird üblicherweise ein Gleichstrom von einigen zehn bis einigen hundert Milliampere eingespeist. Während der Entladung werden Stickstoffmoleküle im Gasgemisch im Entladungsgefäß durch Elektronenbeschuss angeregt. Dabei kollidieren die angeregten Stickstoffmoleküle mit CO₂-Molekülen. Das N₂-Molekül überträgt seine Energie auf das CO₂-Molekül. Dieses wechselt von einem niedrigen zu einem hohen Energieniveau, wodurch eine Besetzungsumkehr entsteht und Laserlicht erzeugt wird. Die CO₂-Laserschneidmaschine fokussiert den Laserstrahl mithilfe einer Linse auf die Materialoberfläche, um das Material zu schmelzen. Gleichzeitig bläst das koaxiale Laserschneidgas das geschmolzene Material ab, sodass sich Laserstrahl und Material relativ zueinander entlang einer bestimmten Bahn bewegen. Dadurch entsteht ein Schnitt mit der gewünschten Form, der den Schneidvorgang ermöglicht.

In der industriellen Fertigung entfallen über 70 % der Laserbearbeitung auf das Laserschneiden, und die Lasertechnologie hat sich zur Standardschneidtechnologie entwickelt. CO₂-Laserschneidmaschinen können Holz, Acryl, PP, Plexiglas und andere hochwertige, nichtmetallische Werkstoffe schneiden.BlechlaserschneidmaschinenSie werden ständig verbessert. Je nach Anwendungsbereich lassen sie sich in Niedrig-, Mittel- und Hochpreissegmente unterteilen, wodurch sich unterschiedliche Produktstufen ergeben. Viele Unternehmen im In- und Ausland produzieren verschiedene CO2-Laserschneidmaschinen, um die Marktnachfrage zu befriedigen.

Hinzu kam das Problem, dass Festkörperlaser- und Faserlaserschneidmaschinen nicht berücksichtigt wurden. Die Wahl der passenden CO2-Laserschneidmaschine stellt viele Verbraucher nach wie vor vor Herausforderungen. Wie wählt man als Verbraucher die richtige Maschine aus? Sowohl bei der Recherche vor dem Kauf als auch bei der Auswahl vor Ort lauern einige Fallstricke, die es zu vermeiden gilt.

Wir müssen diese verschiedenen Schneidemaschinen vergleichen, z. B. hinsichtlich Schnittgenauigkeit, Schnittleistung, Wartungskosten, Lebensdauer usw.

a. Schnittgenauigkeit

Die Schnittgenauigkeit ist die Grundlage für die Auswahl von Werkzeugmaschinen. Der Unterschied zwischen einer guten und einer schlechten Werkzeugmaschine liegt darin, ob sich die Genauigkeit der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung signifikant verändert und ob die Gleichmäßigkeit des Werkstücks bei unterschiedlichen Schnittpositionen stark schwankt.
b. Schneidleistung
Die Schnittleistung ist der wichtigste Rentabilitätsindikator für die Bewertung von Maschinen. Sie bezeichnet die Zeit, die zum Schneiden des Werkstücks benötigt wird.
c. Der Hauptaufbau der Ausrüstung
Ein CO2-Laser besteht aus mechanischen, elektrischen, optischen, peripheren und metallischen Bauteilen. Die größten Wartungskosten der Laserschneidmaschine entstehen hauptsächlich durch die Wartung des Lasers selbst. Der Schaltschrank versorgt die Steuerung und den Motor mit Strom. Er enthält Schaltnetzteil, Treiber, Filter, Relais und Steuerplatine. Die optischen Komponenten umfassen im Wesentlichen das Lasernetzteil, die Laserröhre, drei Spiegel, einen Fokussierspiegel, zwei Spiegelrahmen, einen Laserkopf und zwei Halterungen für die Laserröhre.
d. Nutzungsdauer
Die Lebensdauer ist der wichtigste Kosteneinsparungsindikator für Maschinen. Die wichtigsten Faktoren, die die Lebensdauer einer Maschine bestimmen, sind: Erstens die Steifigkeit der Maschine – je höher die Tonnage, desto besser die Steifigkeit. Zweitens die Maschinenkomponenten, insbesondere Marke und Qualität des Getriebes. Drittens der Fertigungsstandard, die technologische Erfahrung und die Weitergabe von Fachwissen.
e. Nesting-Software
Die Materialausnutzung hat einen erheblichen Einfluss auf die Schneidkosten. Die Verbesserung der Materialausnutzung und die Senkung der Materialkosten sind daher die wichtigsten Kontrollaspekte. Beim Laserschneiden werden viele verschiedene Verschachtelungsmaterialien verwendet. Die separate Verschachtelung mehrerer Verschachtelungsplattformen führt zu geringen Gewinnmargen und einer niedrigen Gesamtauslastung. Durch die Einführung einer einheitlichen Verschachtelungssoftware und die Integration der Verschachtelungsplattform der Laserschneidmaschine kann eine gemeinsame Verschachtelungssoftware für verschiedene CNC-Schneidanlagen genutzt werden. Dies verbessert die Materialausnutzung und die Programmiereffizienz erheblich und optimiert das Management.
Vorteile der CO2-Laserschneidmaschine in industriellen Anwendungen:
Im Bereich der Kunststoffbearbeitung liegt einer der Hauptvorteile von CO₂-Laserschneidmaschinen in ihrer Fähigkeit, hochkomplexe Teile sehr schnell und spannungs- sowie verformungsfrei zu schneiden. Sie eignen sich hervorragend zum Schneiden von Polyester und Polycarbonat.

Beim Glasschneiden bietet die Laserbearbeitung eine ausgezeichnete Bearbeitungsqualität von Farbfiltern, Flüssigkristallen und ITO-leitfähigem Glas, eine hohe Schnittkantenfestigkeit und ein breites Anwendungsgebiet und kann alle Bearbeitungsaufgaben in einem einzigen Schritt erledigen.
Im Bereich des Stanzens werden die meisten Modelle aus Acrylglas gefertigt, das sich hervorragend für das Schneiden mit CO2-Laserschneidanlagen eignet. Laserschneiden ist auch bei Filmproduktionsfirmen mit Spezialeffekten und Freizeitparkdesignern weit verbreitet.

Angesichts der weitverbreiteten Nutzung von Mobiltelefonen hat das umweltschonende Recycling von Handyakkus zunehmend an Bedeutung gewonnen. Das Laserschneiden der Metallgehäuse kann für das Recycling genutzt werden, um die Marktnachfrage effektiv zu decken.

Faktoren, die die Schnittqualität einer CO2-Laserschneidmaschine beeinflussen
Anregungsmodell: CO₂-Laser nutzen Elektroden, um Kohlendioxidgas anzuregen und so Laserlicht zu erzeugen. Je nach Anordnung der Metallelektroden unterscheidet man zwischen Gleichstromanregung und Hochfrequenzanregung.

Laserfrequenz: Die Laserleistung wird in Puls- und Dauerstrichleistung unterteilt. Laser, die zum Schneiden und Schweißen eingesetzt werden, arbeiten hauptsächlich im Pulsbetrieb. Die Pulsfrequenz beeinflusst maßgeblich die Schnittgeschwindigkeit und die Schnittfugenrauheit.

Strahldivergenzwinkel: Der Einfluss des Strahldivergenzwinkels auf die Schnittqualität zeigt sich in der Schnittbreite und -neigung. Je kleiner der Divergenzwinkel, desto geringer die Schnittbreite, desto geringer die Neigung und desto höher die Qualität.

Laserleistung: Ein weiterer Leistungsindikator ist die Leistungsstabilität. Für eine exzellente Schnittqualität ist ein sauberer Schnitt erforderlich. Auch die Langzeitproduktion ist ein sehr wichtiger Test für Laser.