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
1. Einleitung
2. Der CO2-Laser
2.1. Der Schneidvorgang
2.2. Verfahrensvarianten des Laserschneidens
3. Das Brennschneiden
4. Das Schmelzschneiden
4.1. Grundlagen des Schmelzschneidens
4.2. Verfahrensbesonderheiten
5. Wirtschaftlichkeit des Laserschneidens
6. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist die detaillierte Erläuterung des Laserschneidens mittels CO2-Gaslaser als Trennverfahren für die Blechbearbeitung, wobei die Forschungsfrage darauf abzielt, die Vor- und Nachteile verschiedener Schneidverfahren systematisch herauszuarbeiten.
- Grundlegende Funktionsweise des CO2-Lasers
- Differenzierung der Verfahrensvarianten (Brenn- und Schmelzschneiden)
- Analyse der verfahrenstechnischen Besonderheiten bei der Blechbearbeitung
- Untersuchung der Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit des Laserschneidens
- Betrachtung von Einflussfaktoren auf die Schnittqualität
Auszug aus dem Buch
2.1. Der Schneidvorgang
Das Laserschneiden ist ein thermisches Trennverfahren, bei dem der Laserstrahl als Werkzeug dient. Der Werkstoff wird bei allen Schneidverfahren, beginnend an der Oberfläche, durch chemische oder thermische Energieumsetzung in Partikel aufgelöst, geschmolzen oder verdampft. Der Laserstrahl wird durch externe Optik bis zum Schneidkopf geführt, wo er fokussiert und zielgerichtet auf das Werkstück strahlt [ERH-93 S.115].
Die Fokussierung ist die Bündelung des Laserstrahls zu einem Brennfleck. Dieser wird durch die auch beim Licht bekannten „optischen Elemente“ (Linse, Spiegel) erreicht [FÖR-01 S.27].
Der fokussierte Laserstrahl wirkt in einem engen Flächenbereich auf den Werkstoff thermisch ein. Dabei wird dieser aufgeschmolzen und teilweise oder vollständig verdampft. Durch den Einsatz von Gasen wird der Schneideprozess unterstützt und die Schmelze oder Schlacke aus der Schnittfuge entfernt [ERH-93 S.116].
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Arbeit gibt einen kurzen historischen Überblick über die Entwicklung des Lasers und definiert den Zweck der Untersuchung von CO2-Laser-Trennverfahren.
2. Der CO2-Laser: In diesem Kapitel werden der Aufbau, die Funktionsweise und die Bedeutung des CO2-Lasers in der modernen Materialbearbeitung beschrieben.
3. Das Brennschneiden: Das Kapitel erläutert das thermische Trennverfahren, bei dem der Werkstoff durch Sauerstoffzufuhr verbrannt und ausgeblasen wird, um hohe Schnittgeschwindigkeiten zu erreichen.
4. Das Schmelzschneiden: Es wird das Verfahren beschrieben, das durch inertes Gas metallisch blanke Schnitte erzeugt, ohne dass eine Oxidation der Schnittkanten auftritt.
5. Wirtschaftlichkeit des Laserschneidens: Das Kapitel beleuchtet die Kostenfaktoren, Investitionsentscheidungen und die Wettbewerbsfähigkeit des Laserschneidens gegenüber konventionellen Verfahren wie dem Stanzen.
6. Zusammenfassung: Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit reflektiert und ein Ausblick auf die zukünftige technologische Entwicklung gegeben.
Schlüsselwörter
Laserschneiden, CO2-Laser, Blechbearbeitung, Brennschneiden, Schmelzschneiden, Materialbearbeitung, Schnittqualität, Schneidgeschwindigkeit, Hochdruckschneiden, Prozessgas, Wirtschaftlichkeit, Fertigungstechnik, Lasertechnik, Strahlquelle, Oxydation
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit dem industriellen Laserschneiden als Trennverfahren für die Blechbearbeitung, wobei insbesondere die CO2-Lasertechnologie im Fokus steht.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die zentralen Felder umfassen die physikalischen Grundlagen des Schneidprozesses, die technischen Verfahrensvarianten, die Prozessoptimierung durch Schneidgase und die wirtschaftliche Bewertung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, die spezifischen Vor- und Nachteile der verschiedenen Laserschneidverfahren (Brenn- und Schmelzschneiden) zu analysieren und deren Eignung für industrielle Anwendungen zu bewerten.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse, die technische Informationen aus Fachbüchern und Fachzeitschriften (z.B. Maschinenmarkt, Industrieanzeiger) zusammenführt und kritisch gegenüberstellt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Funktionsweise des CO2-Lasers, eine detaillierte Gegenüberstellung von Brenn- und Schmelzschneiden sowie eine wirtschaftliche Analyse des Gesamtsystems.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Zu den prägenden Begriffen gehören Laserschneiden, CO2-Laser, Blechbearbeitung, Brennschneiden, Schmelzschneiden, Schnittqualität und Wirtschaftlichkeit.
Warum wird beim Schmelzschneiden von "Hochdruckschneiden" gesprochen?
Der Begriff wird verwendet, weil beim Schmelzschneiden deutlich höhere Schneidgasdrücke erforderlich sind als beim Brennschneiden, um die Schmelze mit inertem Gas sauber aus der Schnittfuge zu treiben.
Welche Rolle spielt die Materialdicke für den Laserschneidprozess?
Die Materialdicke beeinflusst maßgeblich die Wahl des Schneidgases, den erforderlichen Gasdruck, die benötigte Laserleistung und damit direkt die erzielbare Schneidgeschwindigkeit und Schnittqualität.
Ist Laserschneiden grundsätzlich wirtschaftlicher als Stanzen?
Laut der Arbeit ist Laserschneiden besonders bei kleinen Stückzahlen, wechselnden Geometrien und dreidimensionalen Bauteilen wirtschaftlicher, da keine aufwendigen Werkzeuge umgebaut werden müssen.
- Quote paper
- Ingo Nebelin (Author), 2006, Laserschneiden für die Blechbearbeitung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/89033
