Wie machen wir...Aufschnitt?
Veröffentlicht am 25 September 2017 von Miriam Jesenik, Bilder von Robert Hack
Mit dem CO2-Laser berührungslos schneiden
Mit einer Geschwindigkeit von über 100 Metern pro Minute bewegt sich der Laser ruckartig über das Blech. Ob rund oder eckig – die Funken sprühen, wenn er eine Form ausschneidet und innerhalb von Sekunden zur nächsten übergeht. Am Ende sieht das Blech aus wie ein Teig, in den man verschiedene Plätzchenformen gedrückt hat.
Rund 180.000 Bauteile aus 22 verschiedenen Werkstoffen werden so das Jahr über mit einem CO2-Laser im mtu-Werk in Friedrichshafen geschnitten. Der 7-Kilowatt-Laser kann fast alle Materialien schneiden – bei mtu sind es hauptsächlich Stahl, Chrom-Nickel-Stahl und Aluminium. „Außerdem kann er dickere Bleche schneiden als viele andere Laser. Da wir bei mtu viele verschiedene Blechstärken schneiden müssen, haben wir uns für einen CO2-Laser entschieden“, erläutert Werner Mogicato, Produktionsplaner für Blech-Schweißkonstruktionen.
Stahl schneidet der CO2-Laser bis zu einer Blechstärke von 25 Millimetern, Chrom-Nickel-Stähle bis zu 30 Millimeter und Aluminium bis zu 20 Millimeter.
Je nach Material gibt es zwei Arten von Schnittverfahren mit dem Laser, die bei mtu eingesetzt werden: Laserstrahlbrennschneiden und Laserstrahlschmelzschneiden.
Beim Laserstrahlbrennschneiden wird unlegierter und niedriglegierter Stahl mit Sauerstoff geschnitten. Dabei wird der Werkstoff auf Zündtemperatur gebracht und durch Zugabe von Sauerstoff verbrannt. Ansonsten wird Laserstrahlschmelzschneiden verwendet: Hier setzt der Laserstrahl so viel Energie frei, dass er das Metall zum Schmelzen bringt. Dann wird Stickstoff mit bis zu 22 Bar Druck auf die Schnittstelle geblasen, sodass die Schmelze aus der Schnittfuge herausgedrückt wird und sich nicht wieder verbindet.
Wie funktioniert Laserschneiden?
Der CO2-Laser schneidet bei mtu viele verschiedene Teile – vom einfachen Blechhalter über komplexe Bauteilkonturen bis hin zu Großteilen für die Gasturbine. Das Schneiden funktioniert berührungslos. Somit werden die Teile, anders als bei anderen Schnittverfahren, nicht beschädigt. Über die Laserstrahlquelle wird ein Strahl erzeugt, gebündelt und fokussiert. Dieser gebündelte Strahl wird dann über Spiegel umgelenkt, sodass er auf das zu bearbeitende Blech trifft. Der Strahl muss dabei so gebündelt werden, dass die Breite des Schnittes je nach Blechdicke und Material zwischen 0,1 und 0,8 Millimetern liegt. Großer Vorteil der Laserschneidanlage ist, dass Teile aus verschiedenen Aufträgen zusammengefasst werden können. Mithilfe einer Software ordnet der Maschinenbediener unterschiedliche Teile auf einem Blech so an, dass sie möglichst nah beieinanderliegen und so wenig Verschnitt entsteht. Das nennt man verschachteln.
Damit so wenig Rohmaterial wie möglich verschwendet wird, gibt es zudem drei verschiedene Formate an Blechen: Kleinformat, Mittelformat und Großformat. Abhängig davon, wie viele Teile auf einem Blech geschnitten werden, wird das entsprechende Format ausgewählt. Mithilfe eines CNC-Programms werden dann die Daten an die Laserschneidanlage übertragen. Wie lange das Lasern dauert, hängt von der Stärke des Blechs, des Materials und davon, wie verschachtelt wird, ab. Manche Aufträge dauern Sekunden, andere wiederum benötigen eine halbe Stunde. Damit kritische Bauteile während dem Lasern nicht kippen oder durch den Auflagerost fallen, lässt der Laserstrahl einen kleinen Steg stehen. Am Ende eines Durchlaufs kann dann der Maschinenbediener die Teile aus dem Blech herausdrücken, ohne sie zu beschädigen.
„Ein großer Vorteil ist, dass der CO2-Laser sehr flexibel ist, kleine und hohe Stückzahlen wirtschaftlich verarbeiten kann“, sagt Werner Mogicato. „Außerdem ist Laser sehr flexibel – es können ganz unterschiedliche Formen und Konturen geschnitten werden.“
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