In dieser Wissenschaftlichen Arbeit soll das Laserschneiden mit CO2-Gaslaser als Trennverfahren für die Blechbearbeitung genauer erläutert, und eventuelle Vor- und Nachteile verschiedener Schneide¬verfahren herausgearbeitet werden.
1. Einleitung
Seit Albert Einstein im Jahre 1917 die theoretische Grundlage der stimulierten Emissionen aufstellte und letztlich im Jahre 1960 der erste Laser in Form eines Rubinlasers erfunden wurde, ist die Entwicklung auf dem Lasersektor schnell vorangetrieben worden. Bereits in den 70er Jahren wurden erste Materialbearbeitungssysteme industriell eingesetzt. Überwiegend waren dies Schneidsysteme, da sich der Schneidprozess schon zu Beginn als ein beherrschbares Verfahren herausstellte. Heut zu tage ist das Trennen mit dem Laserstrahl ein industriell sicher einsetzbares und weit verbreitetes Verfahren.
Laser ist die Abkürzung für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, also Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung.
In dieser Wissenschaftlichen Arbeit soll das Laserschneiden mit CO2-Gaslaser als Trennverfahren für die Blechbearbeitung genauer erläutert, und eventuelle Vor- und Nachteile verschiedener Schneideverfahren herausgearbeitet werden. [...]
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Der CO2-Laser
- Der Schneidvorgang
- Verfahrensvarianten des Laserschneidens
- Das Brennschneiden
- Das Schmelzschneiden
- Grundlagen des Schmelzschneidens
- Verfahrensbesonderheiten
- Wirtschaftlichkeit des Laserschneidens
- Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese wissenschaftliche Arbeit untersucht das Laserschneiden mit CO2-Gaslasern als Trennverfahren in der Blechbearbeitung. Ziel ist es, das Verfahren detailliert zu erläutern und die Vor- und Nachteile verschiedener Schneidverfahren herauszuarbeiten.
- Detaillierte Beschreibung des CO2-Laserschneidens
- Vergleich verschiedener Laserschneidverfahren (Schmelzschneiden, Brennschneiden, Sublimationsschneiden)
- Analyse des Schneidprozesses und Einflussfaktoren
- Bewertung der Wirtschaftlichkeit des Laserschneidens
- Anwendung des Laserschneidens in der Industrie
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik des Laserschneidens ein und beschreibt die historische Entwicklung der Lasertechnologie bis hin zum heutigen industriellen Einsatz. Sie benennt die Zielsetzung der Arbeit: eine detaillierte Erläuterung des CO2-Laserschneidens und eine Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile verschiedener Schneidverfahren.
Der CO2-Laser: Dieses Kapitel beschreibt den CO2-Laser als einen der wichtigsten Lasertypen in der Materialbearbeitung, hervorhebend seine hohe Strahlleistung, seinen Wirkungsgrad und seine überschaubare technische Konfiguration. Es wird der Aufbau des aktiven Lasermediums erläutert und die anfänglichen Schwierigkeiten bei der Marktetablierung der Lasertechnologie im Vergleich zum heutigen, weitverbreiteten Einsatz beschrieben. Der Fokus liegt auf den Vorteilen des Laserschneidens wie gratfreier Schnitt, schmale Schnittfuge und geräuscharmer Betrieb.
Der Schneidvorgang: Dieses Kapitel beschreibt den physikalischen Prozess des Laserschneidens. Es erläutert die Fokussierung des Laserstrahls und die Rolle des Schneidgases beim Aufschmelzen, Verdampfen und Entfernen des Materials aus der Schnittfuge. Detailliert wird der Aufbau eines Laserschneidkopfes beschrieben und die Bedeutung von Parametern wie Fokusdurchmesser, Gasdruck und Schneidgeschwindigkeit für die Schnittqualität und -geschwindigkeit diskutiert. Beispiele für verschiedene Werkstoffe und deren bearbeitbare Dicken werden genannt.
Verfahrensvarianten des Laserschneidens: Dieses Kapitel differenziert zwischen drei idealisierten Verfahrensvarianten des Laserschneidens: Sublimationsschneiden, Brennschneiden und Schmelzschneiden. Es beschreibt die jeweiligen Mechanismen (Verdampfen, Verbrennen, Aufschmelzen) und ihren Energiebedarf. Der Fokus liegt auf Schmelz- und Brennschneiden, welche im 2D- und teilweise im 3D-Zuschnitt Anwendung finden. Das Sublimationsschneiden, weniger relevant für die Blechbearbeitung, wird nur kurz erwähnt.
Das Brennschneiden: Dieses Kapitel fokussiert auf das Brennschneiden als Laserschneidverfahren, bei dem der Werkstoff durch den Laser auf Zündtemperatur gebracht wird und anschließend im Sauerstoffstrom verbrennt. Der Prozess der Materialentfernung durch Verbrennung und den Einfluss von Sauerstoff wird detailliert beschrieben. Es werden die erreichbaren Schneidgeschwindigkeiten im Vergleich zum Schmelzschneiden diskutiert und die Unterschiede in den Angaben verschiedener Autoren erläutert. Die Bedeutung der Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs an der Schneidfront wird hervorgehoben.
Das Schmelzschneiden: Dieses Kapitel behandelt das Schmelzschneiden, bei dem der Werkstoff durch den Laserstrahl aufgeschmolzen und durch ein Schneidgas aus der Schnittfuge entfernt wird. Es werden die Grundlagen dieses Verfahrens und dessen Besonderheiten im Vergleich zum Brennschneiden erläutert. Die Bedeutung der Parameter für die Prozesskontrolle und die erreichbare Qualität wird beleuchtet.
Schlüsselwörter
CO2-Laser, Laserschneiden, Blechbearbeitung, Schmelzschneiden, Brennschneiden, Schneidvorgang, Schneidgeschwindigkeit, Schnittqualität, Materialverarbeitung, Industrieanwendungen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Dokument "Laserschneiden"
Was ist der Inhalt dieses Dokuments?
Das Dokument bietet eine umfassende Übersicht über das Laserschneiden, insbesondere mit CO2-Lasern. Es beinhaltet ein Inhaltsverzeichnis, die Zielsetzung und Themenschwerpunkte, Kapitelzusammenfassungen und Schlüsselwörter. Der Fokus liegt auf der detaillierten Beschreibung des CO2-Laserschneidens und einem Vergleich verschiedener Schneidverfahren (Schmelzschneiden, Brennschneiden, Sublimationsschneiden).
Welche Schneidverfahren werden behandelt?
Das Dokument behandelt das CO2-Laserschneiden, mit detaillierten Erklärungen zu den Verfahren des Schmelzschneidens und Brennschneidens. Das Sublimationsschneiden wird ebenfalls kurz erwähnt, spielt aber im Kontext der Blechbearbeitung eine untergeordnete Rolle.
Wie wird der Schneidvorgang beim Laserschneiden beschrieben?
Der Schneidvorgang wird detailliert beschrieben, inklusive der Fokussierung des Laserstrahls, der Rolle des Schneidgases (Aufschmelzen, Verdampfen, Entfernen des Materials), des Aufbaus eines Laserschneidkopfes und dem Einfluss von Parametern wie Fokusdurchmesser, Gasdruck und Schneidgeschwindigkeit auf die Schnittqualität und -geschwindigkeit.
Welche Unterschiede bestehen zwischen Schmelz- und Brennschneiden?
Beim Schmelzschneiden wird das Material durch den Laserstrahl aufgeschmolzen und durch ein Schneidgas entfernt. Beim Brennschneiden wird das Material durch den Laser auf Zündtemperatur gebracht und verbrennt im Sauerstoffstrom. Das Dokument vergleicht die Verfahren hinsichtlich ihrer Mechanismen, Energiebedarfs, Schneidgeschwindigkeiten und der erreichbaren Qualität.
Welche Rolle spielt das Schneidgas?
Das Schneidgas spielt eine entscheidende Rolle beim Entfernen des aufgeschmolzenen oder verbrannten Materials aus der Schnittfuge. Der Gasdruck und die Art des Gases beeinflussen die Schnittqualität und -geschwindigkeit. Im Brennschneiden ist Sauerstoff essentiell für den Verbrennungsprozess.
Welche Faktoren beeinflussen die Schnittqualität und -geschwindigkeit?
Die Schnittqualität und -geschwindigkeit werden von verschiedenen Parametern beeinflusst, darunter der Fokusdurchmesser des Laserstrahls, der Gasdruck, die Schneidgeschwindigkeit, die Art des Schneidgases und die Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials.
Welche Zielsetzung verfolgt das Dokument?
Das Dokument zielt darauf ab, das CO2-Laserschneiden als Trennverfahren in der Blechbearbeitung detailliert zu erläutern und die Vor- und Nachteile verschiedener Schneidverfahren herauszuarbeiten. Es umfasst eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens, einen Vergleich verschiedener Verfahren und eine Bewertung der Wirtschaftlichkeit.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt?
Schlüsselwörter sind: CO2-Laser, Laserschneiden, Blechbearbeitung, Schmelzschneiden, Brennschneiden, Schneidvorgang, Schneidgeschwindigkeit, Schnittqualität, Materialverarbeitung, Industrieanwendungen.
- Arbeit zitieren
- Ingo Nebelin (Autor:in), 2006, Laserschneiden für die Blechbearbeitung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/89033