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Faserlaser-Schneidemaschine VS CO2-Laser-Schneidemaschine

Faserlaserschneidmaschinen und CO2-Laserschneidmaschinen sind zwei gängige industrielle Laserschneidanlagen. Sie unterscheiden sich deutlich hinsichtlich Lichtquelle, verwendbaren Materialien, Schnittgeschwindigkeit, Energieverbrauch, Wartungskosten usw. Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich.

1. Faserlaserschneidmaschine VS CO2-Laserschneidmaschine: Funktionsprinzip

Die Funktionsprinzipien der CO2-Laserschneidmaschine und Faserlaserschneidemaschine sind offensichtlich unterschiedlich und spiegeln sich hauptsächlich in der Lasererzeugungsmethode, der Strahlübertragungsmethode, der Wellenlänge, der Energieumwandlungseffizienz und anderen Aspekten wider.

Funktionsprinzip der Faserlaserschneidmaschine:

(1) Lasererzeugung

Als Lasermedium wird eine mit seltenen Erden dotierte Faser (z. B. Ytterbium) verwendet, und das optische Signal wird durch optische Pumptechnologie verstärkt, um einen hochenergetischen Laserstrahl zu erzeugen.

Die Hauptwellenlänge beträgt 1,06 μm (nahes Infrarotlicht). Diese Wellenlänge weist eine hohe Absorptionsrate für Metallmaterialien auf und eignet sich daher zum Schneiden von Metallmaterialien wie Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing und Titan.

Was ist eine Faserlaserschneidmaschine?

(2) Strahlübertragung

Der Faserlaser benötigt keinen Reflektor, sondern wird über eine flexible Glasfaser übertragen. Er kann direkt zum Schneidkopf übertragen werden, ohne dass zusätzliche optische Ausrichtungsgeräte erforderlich sind.

Aufgrund des extrem geringen Übertragungsverlusts von Glasfasern ist die Schneideffizienz höher und die Energienutzungsrate besser.

(3) Schneidvorgang

Der fokussierte Faserlaserstrahl bestrahlt die Metalloberfläche und lässt das Material schnell schmelzen und verdampfen.

Mithilfe von Hochdruck-Hilfsgas (Sauerstoff, Stickstoff, Luft) wird die Schlacke weggeblasen, um die Schnittgeschwindigkeit und -qualität zu verbessern.

Es eignet sich für hochpräzises Metallschneiden, mit hoher Schnittgeschwindigkeit, kleiner Wärmeeinflusszone und nahezu ohne Grate.

Funktionsprinzip der CO2-Laserschneidmaschine:

(1) Lasererzeugung

Als Lasermedium wird CO2-Gas (Hauptbestandteile: Kohlendioxid, Stickstoff, Helium) verwendet. Mittels Hochspannung wird das CO2-Gas angeregt und so ein Laserstrahl erzeugt.

Die Hauptwellenlänge beträgt 10,6 μm (Ferninfrarotlicht), das eine hohe Absorptionsrate für nichtmetallische Materialien aufweist und sich daher besonders zum Schneiden nichtmetallischer Materialien wie Holz, Kunststoff, Acryl, Leder, Gummi, Stoff usw. eignet.

Was ist eine CO2-Laserschneidmaschine?

(2) Strahlübertragung

Der CO2-Laserstrahl kann nicht durch Glasfaser übertragen werden, sondern ist auf Reflektoren und Linsen angewiesen, um den Strahl zu lenken und ihn schließlich zum Schneiden auf die Oberfläche des Materials zu fokussieren.

Aufgrund der Verwendung von Linsen und Reflektoren werden an die Geräte hohe Anforderungen an die optische Ausrichtung gestellt und die optischen Geräte müssen regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden.

(3) Schneidvorgang

Der fokussierte CO2-Laserstrahl bestrahlt die Oberfläche des Materials, wodurch das Material die Laserenergie absorbiert und sich auf die Temperatur erhitzt, bei der es schmilzt oder verdampft.

Mit Hilfsgas (Sauerstoff, Stickstoff, Luft) wird die Schmelze bzw. das Oxid weggeblasen, um präzise Schnitte zu erzielen.

Anwendbar auf nichtmetallische und einige metallische Materialien (Metalle haben ein hohes Reflexionsvermögen und die Energienutzung des CO2-Lasers ist gering).

Vergleich und Zusammenfassung der Arbeitsprinzipien:

Typ	CO₂-Laserschneidmaschine	Faserlaser-Schneidemaschine
Laserwellenlänge	10,6 μm (Ferninfrarot)	1,06 μm (nahes Infrarot)
Lasermedium	Durch CO₂-Gasentladungs-Anregung entsteht ein Laser	Mit Seltenerdelementen dotierter faserverstärkter Laser
Strahlübertragungsverfahren	Durch Reflektoren übertragen	Direkte Übertragung über Glasfaser
Anwendungsbereich	Geeignet für nichtmetallische Materialien und einige metallische Materialien	Hauptsächlich zum Metallschneiden verwendet

CO₂-Laser erzeugen Laserlicht durch Gasentladung und der Strahl wird durch Linsen und Reflektoren übertragen, was für nichtmetallische Materialien geeignet ist.
Faserlaser nutzen eine optische Faserübertragung und haben keine Reflektoren, was sie für die hochpräzise Metallverarbeitung geeignet macht.

2. Vergleich der anwendbaren Materialien

Anwendbare Materialien für CO₂-Laserschneidmaschinen:

Nichtmetallische Materialien: Holz, Acryl, Kunststoff, Stoff, Leder, Gummi, Glas, Keramik, Papier usw.
Einige Metalle (erfordern Beschichtung oder Sauerstoffunterstützung): Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminiumlegierung (geringere Effizienz).

Anwendbare Materialien für Faserlaserschneidmaschinen:

Metallmaterialien (hohe Schneidleistung): Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing, Titan usw.
Nicht geeignet für Nichtmetalle (aufgrund der geringen Absorptionsrate der Wellenlänge 1,06 μm sind Holz, Kunststoff, Glas usw. schwer zu schneiden).

Vergleichstabelle der anwendbaren Materialien:

Materialtyp	CO₂-Laserschneidmaschine	Faserlaser-Schneidemaschine
Kohlenstoffstahl	Kann schneiden (langsamer, benötigt Sauerstoff)	Beste Wahl (hohe Geschwindigkeit, hohe Schnittqualität)
Edelstahl	Kann schneiden (erfordert Stickstoff oder Sauerstoff)	Beste Wahl (schnelle Schnittgeschwindigkeit, keine Grate)
Aluminium	Kann schneiden (erfordert Hochleistungslaser)	Kann geschnitten werden (aber leicht reflektiert, hohe Leistung erforderlich)
Kupfer	Schwer zu schneiden (hohe Reflektivität)	Kann geschnitten werden (Hochleistungslaser erforderlich)
Messing	Schwer zu schneiden (hohe Reflektivität)	Kann geschnitten werden (Hochleistungslaser erforderlich)
Titanlegierung	Kann schneiden (aber langsam)	Geeignet zum Schneiden
Verzinkter Stahl	Kann schneiden (erfordert Stickstoff)	Kann geschnitten werden (Oxidation vermeiden)
Holz	Beste Wahl	Nicht geeignet
Acryl	Beste Wahl (glatter Schnitt)	Nicht geeignet
Plastik	Kann schneiden	Nicht geeignet
Leder	Kann schneiden	Nicht geeignet
Tuch	Kann schneiden	Nicht geeignet
Gummi	Kann schneiden	Nicht geeignet
Glas	Kann nicht geschnitten werden (Oberflächengravur ist möglich)	Kann nicht schneiden

Warum eignen sich CO2- und Faserlaser für unterschiedliche Materialien?

(1) Die Wellenlänge des Lasers beeinflusst die Absorptionsrate des Materials

Wellenlänge des Faserlasers: 1,06 μm (nahes Infrarotlicht)

Metallische Materialien (wie Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer) weisen eine hohe Absorptionsrate für 1,06 μm Licht auf, sodass die Schnittgeschwindigkeit hoch und die Schnittqualität hoch ist.
Nichtmetallische Materialien (wie Holz, Kunststoff, Acryl) haben eine geringe Absorptionsrate für 1,06 μm Licht und können daher nicht effektiv geschnitten werden.

Wellenlänge des CO2-Lasers: 10,6 μm (fernes Infrarotlicht)

Nichtmetallische Materialien (wie Holz, Acryl, Kunststoff, Leder, Stoff) haben eine hohe Absorptionsrate für 10,6 μm Licht, sodass die Schneidwirkung gut ist.
Metallische Materialien (wie Kupfer, Aluminium, Edelstahl) weisen eine hohe Reflektivität für 10,6-μm-Licht auf, was zu einem geringen Energieverbrauch und einer langsamen Schnittgeschwindigkeit führt.

(2) Hohes Reflexionsvermögen von Metall

Hochreflektierende Metalle wie Kupfer und Aluminium weisen für CO2-Laser eine hohe Reflektivität auf, die den Laser leicht beschädigen kann und zum Schneiden eine Beschichtung oder einen Hochleistungslaser erfordert.

Faserlaser lassen sich aufgrund ihrer kürzeren Wellenlänge und höheren Energiedichte leichter schneiden.

Zusammenfassung der anwendbaren Materialien für Faserlaserschneidmaschinen im Vergleich zu CO2-Laserschneidmaschinen:

CO₂-Laser eignen sich für die Nichtmetallverarbeitung, beispielsweise in der Werbe-, Bekleidungs-, Verpackungs-, Holzverarbeitungs-, Handwerks- und anderen Branchen.
Faserlaser eignen sich für die Metallverarbeitung, beispielsweise in der Blechverarbeitung, im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Hardwareverarbeitung usw.

3. Schneideffizienz und -geschwindigkeit

Vergleichstabelle der Schneidleistung:

Vergleichsartikel	CO₂-Laserschneidmaschine	Faserlaser-Schneidemaschine
Schnittgeschwindigkeit (dünnes Metall)	Langsam (Faserlaser ist 2-3 mal schneller)	Schnell, geeignet für Hochgeschwindigkeitsschnitte
Schnittstärke (Stahl)	Kann ≤20 mm schneiden (hohe Leistung)	Kann ≤50 mm schneiden (hohe Leistung)
Energieumwandlungsrate	10%-15%	30%-50%
Schnittgenauigkeit	Höher (0,1 mm)	Höher (0,05 mm)

Dünne Metallmaterialien (wie Edelstahl, Kohlenstoffstahl ≤ 10 mm): Die Schneidgeschwindigkeit des Faserlasers ist höher. Die Schneidgeschwindigkeit des Faserlasers ist 2-3 mal höher als die des CO₂-Lasers.
Dicke Metallmaterialien (> 20 mm): CO₂- und Faserlaser können verwendet werden, wobei der Faserlaser einen geringeren Energieverbrauch aufweist. Das Faserlaserschneiden ist effizienter und bietet eine höhere Energieausnutzung.
Nichtmetallische Materialien (wie Acryl, Holz): CO₂-Laser sind besser geeignet, Faserlaser können kaum schneiden.
Der CO₂-Laser hat eine hohe Schneidgeschwindigkeit bei Nichtmetallen, ist dem Faserlaser bei Metallen jedoch weit unterlegen.

Leistungsvergleichstabelle:

ICHtem	CO₂-Laser	Faserlaser
photoelektrische Umwandlungseffizienz	10%-15%	25%-35%
Schnittgeschwindigkeit (Blech)	Langsam	Schnell
Lichtstrahlqualität	Gut	Besser
Bereich	Groß	Klein
Benutzerfreundlichkeit	Durchschnitt	Gut (hohe Automatisierung)

4. Schnittqualität

Vergleichstabelle der Schnittqualität:

Vergleichsartikel	CO₂-Laserschneidmaschine	Faserlaser-Schneidemaschine
Schnittqualität	Glatter Schnitt (insbesondere Nichtmetall)	Die Metallschneide ist glatter
Wärmeeinflusszone (WEZ)	Groß (10,6 μm Wellenlängenabsorption ist tiefer)	Klein (1,06 μm Wellenlänge hat eine hohe Absorptionsrate)
Unterstützungsgas	Benötigt (Sauerstoff, Stickstoff, Luft)	Benötigt (Sauerstoff, Stickstoff)

CO₂-Laser haben beim Schneiden von Nichtmetallen glatte Kanten, neigen jedoch beim Schneiden von Metallen zur Gratebildung, die eine Nachbearbeitung erforderlich machen.
Faserlaser bieten bei Metallmaterialien eine bessere Schnittqualität mit sauberen Kanten und einer kleinen Wärmeeinflusszone.

5. Gerätekosten und Wartung

Kostenvergleichstabelle für Faserlaserschneidmaschinen und CO2-Laserschneidmaschinen:

Vergleichsartikel	CO₂-Laserschneidmaschine	Faserlaser-Schneidemaschine
Gerätekosten	Niedrig (geeignet für kleine Unternehmen)	Höhere (aber niedrige langfristige Betriebskosten)
Energieverbrauch im Betrieb	Hoch (10-15% Energieeffizienz)	Niedrig (30-50% Energieeffizienz)
Kernkomponenten	Laserröhre, Reflektor, Linse	Faserlaserquelle, Schneidkopf
Wartungskosten	Hoch (Laserröhre und Linse müssen regelmäßig ausgetauscht werden)	Niedrig (lange Lebensdauer der Faserlaserquelle)
Lebensdauer	Laserröhre: 8000–10000 Stunden	Faserlaserquelle: >100.000 Stunden

Die Anfangsinvestition für CO₂-Lasergeräte ist gering, die Betriebskosten sind jedoch hoch und es ist ein regelmäßiger Austausch von Verbrauchsmaterialien wie Laserröhren, Reflektoren und Linsen erforderlich.
Faserlaser sind zwar mit einer hohen Anfangsinvestition verbunden, weisen jedoch geringe Wartungskosten und eine lange Lebensdauer auf, sodass sie sich besser für die langfristige industrielle Produktion eignen.

6. Umweltschutz und Sicherheit

Vergleichstabelle Umweltschutz und Sicherheit:

Vergleichsartikel	CO₂-Laserschneidmaschine	Faserlaser-Schneidemaschine
Umweltschutz	Rauchabzugsanlagen sind erforderlich (bei der Verarbeitung von Nichtmetallen entstehen Rauch und Staub)	Umweltfreundlicher (keine Verkohlung, weniger Rauch und Staub)
Lasersicherheit	Der 10,6-μm-Laser dringt nicht so leicht in die Haut ein und ist sicherer	1,06 μm Laser können die Augen durchdringen, daher ist eine Schutzbrille erforderlich

Bei der CO₂-Laserbearbeitung von Nichtmetallen entsteht Rauch und Staub, was eine zusätzliche Rauchabzugsanlage erforderlich macht.
Faserlaser sind gefährlicher für die Augen und die Bediener müssen spezielle Laserschutzbrillen tragen.

7. Wie wählen Sie: CO₂-Laserschneidmaschine oder Faserlaserschneidmaschine?

Wählen Sie eine CO₂-Laserschneidmaschine, wenn Sie Folgendes benötigen:

Verarbeitung nichtmetallischer Materialien (Holz, Kunststoff, Acryl, Leder, Stoff)
Kleines Unternehmen oder begrenztes Budget (niedrigere Gerätekosten)
Schneide- und Gravurprozesse müssen berücksichtigt werden (Werbung, Kunsthandwerk, Verpackungsindustrie)

Wählen Sie eine Faserlaserschneidmaschine, wenn Sie Folgendes benötigen:

Professionelle Metallverarbeitung (Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer usw.)
Hohe Effizienz & hohe Präzision (Industrielle Fertigung, Blechbearbeitung)
Langfristiger Betrieb und geringe Wartungskosten (lange Lebensdauer der Faserlaserquelle)

Empfohlene Nutzungsszenarien:

Szenarien	Empfohlene Ausrüstung
Nichtmetallische Verarbeitung (z. B. Holz, Acryl)	CO₂-Laser
Präzisionsmetallverarbeitung, Blechfabriken, Autoteile	Faserlaser
Schneiden großer Mengen dünner Metallplatten	Faserlaser
Umfassende kleine Fabriken, Bildung und wissenschaftliche Forschung	Hängt vom Budget und der Materialart ab

Zusammenfassung:

Vergleichsartikel	CO₂-Laserschneidmaschine	Faserlaser-Schneidemaschine
Anwendbare Materialien	Nichtmetall, einige Metalle	Hauptsächlich Metall
Schnittgeschwindigkeit	Langsam (insbesondere Metalle)	Schneller (insbesondere dünne Metalle)
Schnittdicke	≤20 mm	≤50 mm
Gerätekosten	Niedrig	Hoch
Wartungskosten	Hoch (Laserröhre muss ausgetauscht werden)	Niedrig (lange Lebensdauer der Faserlaserquelle)

CO₂-Laserschneidmaschine: geeignet zum Schneiden nichtmetallischer Materialien und zur Leichtmetallverarbeitung, ausgereifte Technologie, aber hoher Energieverbrauch und hohe Wartungskosten.
Faserlaserschneidmaschine: Geeignet für effizientes Metallschneiden, insbesondere dünner Platten und hochreflektierender Materialien, hohe Effizienz, geringer Energieverbrauch, einfache Wartung und der Mainstream der zukünftigen Entwicklung.