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Was ist eine Faserlaserschneidmaschine?

Was ist eine Faserlaserschneidmaschine? Eine Faserlaserschneidmaschine ist eine Laserschneidmaschine, die einen Faserlasergenerator als Lichtquelle verwendet. Eine Faserlaserschneidmaschine ist eine Art Gerät, das zum Schneiden hochenergetische Laserstrahlen verwendet, die von Faserlasern emittiert werden.

Es wird häufig in der Metallverarbeitung, der Luft- und Raumfahrt, der Elektronikfertigung und anderen Bereichen eingesetzt. Es wird vom Markt aufgrund seiner hohen Effizienz, Präzision und flexiblen Verarbeitungsmöglichkeiten bevorzugt und ist eines der wichtigsten Werkzeuge in der modernen industriellen Fertigung.

1. Einführung in die Faserlaser-Schneidemaschine

Der CNC-Faserlaser-Schneidemaschine kann sowohl Flachschnitte als auch Schrägschnitte durchführen, mit sauberen und glatten Kanten, geeignet für hochpräzises Schneiden von Metallplatten und anderen Materialien. Darüber hinaus kann der mechanische Arm dreidimensionale Schnitte durchführen, anstatt des ursprünglich importierten Fünfachsenlasers.

Im Vergleich zu herkömmlichen Kohlendioxid-Laserschneidmaschinen spart es mehr Platz und Gasverbrauch, verfügt über eine hohe photoelektrische Umwandlungsrate, ist ein neues energiesparendes und umweltfreundliches Produkt und außerdem eines der weltweit führenden Technologieprodukte.

Der Faserlaser ist ein weltweit neuer Faserlasertyp, der einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte ausgibt, der auf die Oberfläche des Werkstücks konzentriert wird, wodurch der durch den ultrafeinen Brennpunkt auf dem Werkstück beleuchtete Bereich augenblicklich schmilzt und verdampft.

Das automatische Schneiden wird durch die Bewegung der Position des Punkts durch ein CNC-mechanisches System erreicht. Im Vergleich zu sperrigen Gaslasern und Festkörperlasern haben Gaslaser klare Vorteile und haben sich allmählich zu wichtigen Kandidaten in Bereichen wie hochpräziser Laserbearbeitung, LiDAR-Systemen, Weltraumtechnologie und Lasermedizin entwickelt.

1) Funktionsprinzip der Faserlaserschneidmaschine

Der durch Faserlaserübertragung erzeugte hochenergetische Laserstrahl wird auf die Oberfläche des Materials fokussiert, sodass es in sehr kurzer Zeit bis zum Schmelzpunkt oder Verdampfungspunkt erhitzt wird und das geschmolzene oder verdampfte Material durch Hilfsgas (wie Sauerstoff, Stickstoff oder Luft) weggeblasen wird, wodurch das Schneiden erreicht wird.

2) Hauptkomponenten

Faserlaser:

Kernkomponente, die einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte liefert.

Schneidkopf:

Inklusive Fokussierlinse, Düse und Sensor, der für die Fokussierung des Laserstrahls auf die Materialoberfläche zuständig ist.

Übertragungssystem:

Inklusive Servomotor, Führungsschiene und Zahnstange, um die präzise Bewegung des Schneidkopfes zu gewährleisten.

Steuerungssystem:

Das CNC-System dient zur Steuerung von Parametern wie Schnittweg, Geschwindigkeit und Leistung.

Hilfsgassystem:

Liefert Sauerstoff, Stickstoff oder Luft, um den Schneidvorgang zu unterstützen.

Kühlsystem:

Wird zum Kühlen des Lasers und des Schneidkopfes verwendet, um einen stabilen Betrieb des Geräts zu gewährleisten.

Maschinenkörper:

Bietet eine stabile Verarbeitungsplattform, die normalerweise aus hochfesten Materialien besteht, um die Verarbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten.

2. Hauptmerkmale der Faserlaserschneidmaschine

Was ist das Merkmal einer Faserlaserschneidmaschine? Wir können es wie folgt analysieren:

Faserlaser haben eine hohe elektrooptische Umwandlungseffizienz mit einer Umwandlungseffizienz von über 30%. Faserlaser mit geringer Leistung benötigen keinen Kühler und nutzen Luftkühlung, was den Stromverbrauch während des Betriebs erheblich senken, Betriebskosten sparen und die höchste Produktionseffizienz erreichen kann.

Der Laser benötigt im Betrieb lediglich elektrische Energie und erzeugt kein zusätzliches Lasergas, bei geringsten Betriebs- und Wartungskosten.

Der Faserlaser verfügt über eine Halbleitermodularität und ein redundantes Design. Er benötigt keine optischen Linsen im Resonanzhohlraum und keine Anlaufzeit. Er bietet die Vorteile, dass er keine Justierung und Wartung erfordert und eine hohe Stabilität aufweist. Dadurch werden die Zubehörkosten und der Wartungsaufwand reduziert, was mit herkömmlichen Lasern nicht vergleichbar ist.

Die Ausgangswellenlänge des Faserlasers beträgt 1,064 Mikrometer, also 1/10 der CO2-Wellenlänge. Die Qualität des Ausgangsstrahls ist gut, die Leistungsdichte hoch und die Absorption von Metallmaterialien ist sehr gut. Er verfügt über hervorragende Schneid- und Schweißeigenschaften, wodurch die Verarbeitungskosten minimiert werden.

Die gesamte Maschine wird über Glasfaser übertragen, ohne dass komplexe Lichtleitsysteme wie Reflektoren erforderlich sind. Der optische Pfad ist einfach, die Struktur ist stabil und der externe optische Pfad ist wartungsfrei.

Im Schneidkopf sind Schutzlinsen verbaut, welche den Verbrauch wertvoller Verbrauchsmaterialien wie Fokussierlinsen minimieren.

Die Lichtübertragung erfolgt über Glasfaserkabel, wodurch die Konstruktion mechanischer Systeme sehr einfach wird und sich diese leicht in Roboter oder mehrdimensionale Werkbänke integrieren lassen.

Nachdem der Laser mit einem Verschluss ausgestattet wurde, kann er für mehrere Maschinen verwendet werden. Durch die Aufteilung der Glasfaser kann er in mehrere Kanäle aufgeteilt werden, die gleichzeitig arbeiten. So lassen sich seine Funktionen einfach erweitern und er lässt sich leicht und unkompliziert aufrüsten.

Faserlaser haben ein kleines Volumen, ein geringes Gewicht, eine bewegliche Arbeitsposition und einen geringen Platzbedarf.

1) Kundenspezifischer Strahl

Die individuelle Strahlform in Faserlaserschneidmaschinen basiert auf dem Prinzip, dass im Vergleich zum herkömmlichen Laserschneiden mit einem einzelnen kreisförmigen Laserstrahl beim neuen Schneidverfahren eine komplexe Laserstrahlform zum Einsatz kommt.

Durch die Nutzung der einzigartigen Fokussierungseigenschaften von Hochleistungs-Singlemode-Faserlasern werden komplexe Strahlformen erzeugt, die es ermöglichen, einen Teil der gesamten Laserenergie abzutrennen, um ein „Schlüsselloch“ für Laserschweiß- oder Schneidanwendungen zu erzeugen. Die verbleibende Energie wird auf die Schmelze verteilt. Zuvor wurde der Hauptstrahl verwendet, um eine entsprechende hohe Dampfdruckverteilung auf der Oberfläche des geschmolzenen Materials zu erzeugen.

Dadurch kann ein lokaler Druck auf das aus dem Schnitt austretende geschmolzene Material ausgeübt werden, der den Druck der beim Laserschneiden üblichen koaxialen Gaseinspritzung bei weitem übersteigt. Das Ergebnis ist, dass der Schnitt sehr schmal ist. Das neue Verfahren hat großes Potenzial, da es innerhalb eines großen Schnittgeschwindigkeitsbereichs keine Grate erzeugt und auch bei schmalen Konturschnitten Hochgeschwindigkeitsschneiden durchführen kann, wodurch qualitativ hochwertige Schnitte erzielt werden.

2) Schnelles Prototyping

Die Rapid-Prototyping-Technologie in Faserlaserschneidmaschinen ist ein allgemeiner Begriff für die Technologie zur direkten Herstellung von Mustern oder Teilen auf der Grundlage von CAD-Modellen. Sie integriert moderne technologische Errungenschaften wie CAD-Technologie, CNC-Technologie, Lasertechnologie und Materialtechnologie und ist ein wichtiger Bestandteil der fortschrittlichen Fertigungstechnologie.

Es kann Designideen automatisch, direkt, schnell und präzise in Prototypen oder direkt gefertigte Teile mit bestimmten Funktionen auf der Grundlage von CAD-Modellen (elektronischen Modellen) umsetzen und so nahezu jedes komplexe Bauteil ohne den Einsatz von Formen und Werkzeugen erzeugen und das Problem des schnellen Übergangs vom Design zur Fertigung lösen.

Daher kann diese Technologie das Produktdesign schnell bewerten und ändern, den Produktentwicklungszyklus effektiv verkürzen, die Entwicklungskosten senken, die Anforderungen des heutigen hart umkämpften Marktes an die schnelle Entwicklung und Herstellung neuer Produkte erfüllen und die Marktwettbewerbsfähigkeit von Produkten und die umfassende Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen verbessern.

3) Wasserkühlung

Als unterstützende Kühleinrichtung für Faserlaserschneidmaschinen sorgt der Kühler dafür, dass die Faserlaserschneidmaschine normal bei konstanter Temperatur arbeitet. Der spezielle Kühler für Faserlaserschneidmaschinen gehört zu den industriellen Kühlkühlern, die über zwei Betriebsmodi verfügen: konstante Temperatur und intelligente Temperaturanpassung, mit einer Temperaturregelgenauigkeit von ± 0,3 ℃.

Umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten, darunter Schalter für die Eingangs- und Ausgangssteuerung, erweiterte Funktionen wie Kühlwasserdurchfluss und Hoch- und Niedrigtemperaturalarme, stabile und dauerhafte Leistung und insbesondere herausragende Leistungen in puncto Energieeinsparung und Umweltschutz.

Technische Parameter:

Vollautomatische intelligente Temperaturregelung aus einer Hand: Benutzer können automatisch auf die entsprechende Regeltemperatur umschalten, ohne sie in unterschiedlichen Umgebungen ändern zu müssen.

CW-6100AT: Kann zum Kühlen eines einzelnen 300 W–1000 W-Faserlasers verwendet werden.

Ausgestattet mit einer Heizung und einer Konfiguration für gereinigte Wasserqualität.

3. Was ist der Vorteil einer Faserlaserschneidmaschine?

Hauptmerkmale

Effiziente Energieumwandlung:

Die elektrooptische Umwandlungseffizienz von Faserlasern liegt bei bis zu 30%, womit sie energieeffizienter sind als herkömmliche CO₂-Laser.

Hohe Präzision:

Der Laserstrahl hat nach der Fokussierung einen kleinen Durchmesser, einen schmalen Schlitz und eine Schnittgenauigkeit von ±0,1 mm.

Hochgeschwindigkeitsschneiden:

Besonders geeignet für die schnelle Bearbeitung dünner Bleche, die Schnittgeschwindigkeit ist höher als bei herkömmlichen Methoden.

Geringe Wartungskosten:

Faserlaser sind wartungsfrei, haben eine lange Lebensdauer und niedrige Betriebskosten.

Starke Materialanpassungsfähigkeit:

Kann eine Vielzahl von Metallmaterialien schneiden, wie etwa Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminiumlegierungen, Kupfer usw.

Umweltschutz:

Kein Lärm, keine Umweltverschmutzung während der Verarbeitung, im Einklang mit den Anforderungen einer umweltfreundlichen Produktion.

Vorteile der Faserlaserschneidmaschine gegenüber der CO2-Laserschneidmaschine

Hervorragende Strahlqualität: kleinerer Fokussierungsfleck, feinere Schnittlinien, höhere Arbeitseffizienz und bessere Verarbeitungsqualität.
Extrem hohe Schneidgeschwindigkeit: doppelte Leistung im Vergleich zu CO2-Laserschneidmaschinen gleicher Leistung.
Extrem stabil: Durch den Einsatz importierter Faserlaser der Weltklasse mit stabiler Leistung und einer Lebensdauer von bis zu 100.000 Stunden für Schlüsselkomponenten.
Extrem hoher elektrooptischer Umwandlungswirkungsgrad: Der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad der Faserlaserschneidmaschine beträgt etwa 30%, was dreimal höher ist als der der CO2-Laserschneidmaschine, energiesparend und umweltfreundlich.
Extrem niedrige Nutzungskosten: Der Stromverbrauch der gesamten Maschine beträgt nur 20–30 T im Vergleich zu ähnlichen CO2-Laserschneidmaschinen.
Extrem niedrige Wartungskosten: kein Laser-Arbeitsgas. Glasfaserübertragung ohne Notwendigkeit von reflektierenden Linsen. Kann eine Menge Wartungskosten sparen.
Einfache Bedienung und Wartung des Produkts: Glasfaserübertragung, keine Anpassung des optischen Pfads erforderlich.
Superstarker flexibler Lichtführungseffekt: kompakte Größe, kompakte Struktur, flexible Verarbeitungsanforderungen können problemlos erfüllt werden.

Natürlich ist der Schneidbereich von Glasfasern im Vergleich zu Kohlendioxid-Laserschneidmaschinen relativ gering. Aufgrund der Wellenlänge können nur metallische Materialien geschnitten werden und sie werden von Nichtmetallen nicht so leicht absorbiert, was ihren Schneidbereich beeinträchtigt.

Vorteile gegenüber YAG-Laserschneidmaschinen

Schnittgeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit der Faserlaserschneidmaschine ist 4-5 mal so hoch wie die von YAG und eignet sich für die Verarbeitung und Produktion im großen Maßstab
Nutzungskosten: Die Nutzungskosten einer Faserlaserschneidmaschine sind niedriger als die einer YAG-Festkörperlaserschneidmaschine.
Optoelektronische Umwandlungseffizienz: Die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Faserlaserschneidmaschine ist etwa zehnmal so hoch wie die der YAG

Der Preis entsprechender Faserlaser ist relativ hoch, sodass der Preis von Faserlaserschneidmaschinen viel höher ist als der von YAG-Laserschneidmaschinen, aber viel niedriger als der von Kohlendioxid-Laserschneidmaschinen. Aber seine Kosteneffizienz ist tatsächlich die höchste unter den dreien.

4. Was ist der Nachteil einer Faserlaserschneidmaschine?

Obwohl Faserlaserschneidmaschinen bei der Metallbearbeitung viele Vorteile bieten, weisen sie auch einige Nachteile und Einschränkungen auf, die sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten widerspiegeln:

1) Hohe Ausrüstungskosten

Die Anschaffungskosten von Faserlaserschneidmaschinen sind hoch, insbesondere bei Hochleistungsgeräten.

Bei kleinen und mittleren Unternehmen kann es lange dauern, bis sich die Investitionskosten amortisieren.

2) Herausforderungen beim Schneiden stark reflektierender Materialien

Beim Schneiden von stark reflektierenden Materialien (wie Kupfer, Aluminium, Silber, Gold usw.) kann der Laser teilweise reflektiert werden, was die Schneidleistung verringert. Um die durch Laserreflexion verursachten Schäden an der Ausrüstung zu verringern, sind spezielle Prozesse oder Konfigurationen (wie Antireflexionsgeräte) erforderlich.

In diesem Fall empfehlen professionelle Hersteller die Verwendung eines hochwertige Schermaschine.

3) Eingeschränkte Fähigkeit, dicke Platten zu schneiden

Faserlaser-Schneidemaschinen eignen sich gut für dünne und mitteldicke Platten (normalerweise weniger als 25 mm), aber bei dickeren Metallplatten sind Schnittgeschwindigkeit und -qualität möglicherweise nicht so gut wie beim Plasmaschneiden oder Wasserstrahlschneiden. Für das Schneiden dicker Platten sind Laser mit höherer Leistung erforderlich, was die Kosten weiter erhöht.

4) Hohe Anforderungen an die Verarbeitungsumgebung

Um den normalen Betrieb des Geräts zu gewährleisten, sind eine stabile Stromversorgung und ein Kühlsystem erforderlich. Die Verarbeitungsumgebung muss sauber gehalten werden, um den Einfluss von Staub und Öl auf das optische System zu vermeiden.

5) Wartungs- und Verbrauchskosten

Obwohl der Faserlaser selbst nur einen geringen Wartungsaufwand erfordert, müssen andere Komponenten (wie Schneidköpfe, Linsen und Düsen) dennoch regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden. Der Verbrauch von Hilfsgasen (wie Stickstoff, Sauerstoff) erhöht ebenfalls die Betriebskosten, insbesondere bei langen Schnittzeiten und hoher Intensität.

6) Betrieb und technische Schwelle

Der Betrieb erfordert Fachpersonal, insbesondere für die Programmierung und Parametereinstellung komplexer Teile. Unsachgemäßer Betrieb kann zu einer Verschlechterung der Schnittqualität oder zu Geräteschäden führen.

7) Materielle Einschränkungen

Begrenzte Verarbeitungsmöglichkeiten für nichtmetallische Materialien wie Holz, Glas oder bestimmte Kunststoffe erfordern in der Regel andere Arten von Laserschneidgeräten (z. B. CO₂-Laserschneidmaschinen). Bestimmte Beschichtungen oder Verbundmaterialien können sich nachteilig auf die Schneidergebnisse auswirken.

8) Abhängigkeit der Bearbeitungsgenauigkeit von der Stabilität der Werkzeugmaschine

Die Schnittgenauigkeit hängt stark von der strukturellen Stabilität und Bewegungsgenauigkeit der Werkzeugmaschine ab. Wenn die Werkzeugmaschine von schlechter Qualität ist oder sich nach längerem Gebrauch abnutzt, beeinträchtigt dies die Verarbeitungsgenauigkeit.

9) Komplexe Ersteinrichtung und Fehlerbehebung

Bei komplexen Teilen oder bestimmten Materialien müssen die Parameter mehrmals angepasst werden, um das beste Schneidergebnis zu erzielen. Falsche Parametereinstellungen können zu einer instabilen Schnittqualität führen.

Trotz dieser Nachteile sind Faserlaserschneidmaschinen aufgrund ihrer hohen Effizienz und Präzision in vielen Branchen immer noch unersetzliche Werkzeuge. Mögliche Nachteile können durch die Auswahl hochwertiger Geräte, die Optimierung der Prozessparameter, die Verbesserung der Wartung und die Schulung der Bediener überwunden werden.

Die anfänglichen Gerätekosten sind hoch. Beim Schneiden stark reflektierender Materialien (wie Kupfer und Aluminium) kann eine spezielle Konfiguration erforderlich sein.

5. Schlüsselfaktoren für die Auswahl einer Faserlaserschneidmaschine

- Leistung

Wählen Sie je nach Materialart und -dicke die passende Laserleistung.

– Verarbeitungsgröße

Wählen Sie einen Maschinentisch, der zur Werkstückgröße passt.

– Marke und Service

Wählen Sie eine Marke mit ausgereifter Technologie und perfektem Kundendienst.

– Zusatzfunktionen

Automatisches Be- und Entladen, Rohrschneidefunktionen usw. können die Produktionseffizienz verbessern.

6. Fazit

Was ist eine Faserlaserschneidmaschine? Die Antwort lautet wie folgt. Eine Faserlaserschneidmaschine ist eine technologische Revolution in der Blechbearbeitung und ein „Bearbeitungszentrum“ in der Blechbearbeitung. Laserschneidmaschinen zeichnen sich durch ein hohes Maß an Flexibilität, schnelle Schnittgeschwindigkeiten, hohe Verbrauchseffizienz und kurze Produktverbrauchszyklen aus, wodurch sie einen breiten Markt für Kunden erobert haben.

Die Faserlaserschneidmaschine hat keine Schneidkraft und verformt sich während der Verarbeitung nicht. Kein Werkzeugverschleiß, gute Datenkonformität. Egal, ob es sich um ein einfaches oder komplexes Teil handelt, es kann in einem Durchgang fein und schnell geformt und mit dem Laser geschnitten werden. Seine schmale Schnittnaht, gute Schnittqualität, hoher Automatisierungsgrad, einfache Bedienung, geringer Arbeitsaufwand und keine Umweltverschmutzung. Es kann das automatische Schnittlayout und die Verschachtelung durchführen, wodurch die Datenanwendungsrate verbessert, die Verbrauchskosten gesenkt und die Wirtschaftlichkeit verbessert wird. Die effektive Lebensdauer dieser Technologie ist lang.

Derzeit werden Faserlaserschneidmaschinen im Ausland hauptsächlich für Blechdicken über 2 mm verwendet. Viele ausländische Experten gehen davon aus, dass die nächsten 30 bis 40 Jahre die goldene Zeit für den Ausbau der Laserverarbeitungstechnologie sein werden (was die Richtung für den Ausbau der Blechverarbeitung darstellt).

Weitere relevante Informationen zum Faserlaserschneiden: