Die Anwendung der Faserlaserschneidtechnologie in der Industrie steht noch am Anfang. Viele Unternehmen haben jedoch bereits die Vorteile von Faserlasern erkannt. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Schneidtechnologie hat sich das Faserlaserschneiden zu einer der fortschrittlichsten Technologien der Industrie entwickelt. Im Jahr 2014 überholten Faserlaser die CO₂-Laser als größte Laserquelle.
Plasma-, Flammen- und Laserschneidverfahren sind gängige Methoden beim thermischen Schneiden, wobei das Laserschneiden die beste Schneidleistung bietet, insbesondere beim Schneiden feiner Strukturen und Bohrungen mit einem Durchmesser-Dicken-Verhältnis von weniger als 1:1. Daher ist die Laserschneidtechnologie auch das bevorzugte Verfahren für präzise Feinschnitte.
Das Faserlaserschneiden hat in der Branche viel Aufmerksamkeit erregt, da es sowohl die mit dem CO2-Laserschneiden erzielbare Schnittgeschwindigkeit und -qualität bietet als auch die Wartungs- und Betriebskosten deutlich reduziert.
Vorteile des Faserlaserschneidens
Faserlaser bieten Anwendern die niedrigsten Betriebskosten, die beste Strahlqualität, den geringsten Stromverbrauch und die niedrigsten Wartungskosten.
Der wichtigste und bedeutendste Vorteil der Faserlaserschneidtechnologie ist ihre Energieeffizienz. Dank vollständiger digitaler Festkörpermodule und eines einheitlichen Designs erreichen Faserlaserschneidsysteme höhere elektrooptische Wirkungsgrade als CO₂-Laserschneidsysteme. Während die tatsächliche Auslastung einer CO₂-Anlage bei etwa 8 bis 10 % liegt, erzielen Faserlaserschneidsysteme einen deutlich höheren Wirkungsgrad von 25 bis 30 %. Das bedeutet, dass ein Faserlaserschneidsystem etwa drei- bis fünfmal weniger Energie verbraucht als ein CO₂-Schneidsystem, was einer Steigerung der Energieeffizienz um mehr als 86 % entspricht.
Faserlaser zeichnen sich durch kurze Wellenlängen aus, wodurch die Absorption des Laserstrahls im Schneidmaterial erhöht wird. Sie eignen sich zum Schneiden von Materialien wie Messing und Kupfer sowie von nichtleitenden Werkstoffen. Ein stärker konzentrierter Strahl erzeugt einen kleineren Fokus und eine größere Schärfentiefe, sodass Faserlaser dünnere Materialien schnell und Materialien mittlerer Dicke effizienter schneiden können. Bei Materialien bis zu einer Dicke von 6 mm entspricht die Schnittgeschwindigkeit eines 1,5-kW-Faserlaserschneidsystems der eines 3-kW-CO₂-Laserschneidsystems. Da die Betriebskosten des Faserlaserschneidens niedriger sind als die eines herkömmlichen CO₂-Laserschneidsystems, führt dies zu einer höheren Produktivität und geringeren Anschaffungskosten.
Es gibt auch Wartungsprobleme. Kohlendioxid-Gaslasersysteme erfordern regelmäßige Wartung; Spiegel müssen gewartet und kalibriert werden, und auch die Resonatoren benötigen regelmäßige Wartung. Faserlaserschneidlösungen hingegen sind nahezu wartungsfrei. Kohlendioxid-Laserschneidsysteme benötigen Kohlendioxid als Lasergas. Aufgrund der Reinheit des Kohlendioxidgases wird der Resonator verunreinigt und muss regelmäßig gereinigt werden. Bei einem CO₂-System mit mehreren Kilowatt Leistung belaufen sich die Kosten dafür auf mindestens 20.000 US-Dollar pro Jahr. Darüber hinaus benötigen viele Kohlendioxid-Schneidprozesse Hochgeschwindigkeits-Axialturbinen zur Zufuhr des Lasergases, deren Turbinen wiederum gewartet und überholt werden müssen. Schließlich sind Faserlaserschneidlösungen im Vergleich zu Kohlendioxid-Schneidsystemen kompakter und umweltschonender, wodurch weniger Kühlung benötigt wird und der Energieverbrauch deutlich sinkt.
Die Kombination aus geringerem Wartungsaufwand und höherer Energieeffizienz ermöglicht es, beim Faserlaserschneiden weniger Kohlendioxid auszustoßen und somit umweltfreundlicher zu sein als bei Kohlendioxid-Laserschneidsystemen.
Faserlaser finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, darunter Laser-Glasfaserkommunikation, industrieller Schiffbau, Automobilfertigung, Blechbearbeitung, Lasergravur, Medizintechnik und vieles mehr. Dank der kontinuierlichen technologischen Weiterentwicklung erweitert sich ihr Anwendungsbereich stetig.
Funktionsweise einer Faserlaserschneidmaschine – Lichtemissionsprinzip des Faserlasers