Was sind die verschiedenen Arten von Laserschneidgeräten?

Verschiedene Arten von Laserschneidgeräten unterscheiden sich in der Art des verwendeten Lasers und der Art und Weise, wie sich der Laser während des Betriebs bewegt. Die primären Lasertypen, die zum Schneiden verwendet werden, sind Kohlendioxid-(CO2)-Laser und Festkörperlaser, die ein mit Neodym (Nd) dotiertes Glas- oder Kristallverstärkungsmedium verwenden. Die physikalische Konfiguration von Laserschneidmaschinen kann in drei Kategorien eingeteilt werden, die als fliegende Optik, bewegtes Material und Hybridsysteme bezeichnet werden. Die Ausgabe der Laser kann entweder gepulst oder kontinuierlich sein. Einige Laserschneidsysteme, sogenannte Laser Microjets, enthalten einen Wasserstrahl, der den Schneidprozess unterstützt.

CO2-Laser sind eine Art von Gaslaser, die ein Verstärkungsmedium verwenden, das aus Kohlendioxid, Stickstoff und Helium besteht und auch Wasserstoff, Xenon oder Wasserdampf enthalten kann. Das Verstärkungsmedium wird durch Elektrizität angeregt oder gepumpt, um einen Infrarotlichtstrahl zu erzeugen. Sie können eine sehr hohe Leistung aufweisen, wobei einige industrielle CO2-Laser eine Leistung von mehreren Kilowatt erzeugen. Laserschneidanlagen mit CO2-Lasern werden bei Metallen wie Stahl und Aluminium sowie anderen Materialien wie Kunststoff, Stoff und Holz eingesetzt.

Neodym-dotierte Laser sind Laser, die ein festes Verstärkungsmedium verwenden, das mit dem Seltenerdmetall Neodym dotiert ist und mit Licht von einem Diodenlaser oder einer Blitzlampe gepumpt wird. Das gebräuchlichste Medium ist Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Y3Al5O12) oder Nd:YAG. Andere in Lasern verwendete Neodym-dotierte Materialien sind Yttriumorthovanadat (YVO4), Yttriumlithiumfluorid (LiYF4) und Glas, das hauptsächlich aus Siliziumdioxid (SiO2) besteht. Diese Laser können auch sehr leistungsstark sein und werden hauptsächlich zum Schneiden von Metallen und Keramik verwendet.

Die meisten Laserschneidanlagen sind auf eine von drei Arten konfiguriert. In einem Laser mit bewegtem Material ist das zu bearbeitende Material mobil. Bei einem Laser mit fliegender Optik steht das zu bearbeitende Material still, während der Laser auf beiden horizontalen Achsen darüber fährt. Bei einem Hybridlaser wird das Werkstück auf einer horizontalen Achse, meist der längeren, bewegt, während der Laser auf der anderen horizontalen Achse beweglich ist. Ebenso unterscheiden sich Laserschneidanlagen, die auf mehreren Achsen schneiden können, sogenannte Multi-Achs-Laserschneider, in ihrer Konstruktion, je nachdem, ob das Werkstück oder der Schneidkopf auf jeder seiner Achsen bewegt wird.

Jede Konfiguration hat andere Vorteile. Flugoptikmaschinen sind schneller als die anderen Typen. Laser mit bewegtem Material sind die langsamsten, haben aber einfachere optische Systeme. Hybridlaser sind schneller als Laser mit bewegtem Material, haben jedoch eine bessere Leistungseffizienz und eine weniger komplexe Optik als eine fliegende Optikmaschine.

Der Strahl eines Schneidlasers kann gepulst sein und eine Reihe kurzer, aber schneller Lichtimpulse abfeuern. Gepulste Laser sind für Anwendungen nützlich, die eine hohe Energieabgabe von nur kurzer Dauer erfordern. Sie werden auch für wärmeempfindliche Materialien verwendet, die bei einem Durchlaufstrahl zu schmelzen drohten. Gepulste Strahlen werden auch in Laser-Mikrojets verwendet, bei denen der Wasserstrahl den Strahl lenkt und das zu bearbeitende Material kühlt.