Beratungszentrum Lasertechnik Bayern / Lasereinsatz im HandwerkLaserstrahlschneiden

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1 Beratungszentrum Lasertechnik Bayern / Lasereinsatz im HandwerkLaserstrahlschneiden Beratungszentrum Lasertechnik Bayern Grundlagen des Laserstrahlschneidens Bearbeitungsbeispiele Laserzentrum bei der HWK für Oberfranken

2 h a n s t ä t i s r h e a v n i e i un r t s u d n i Beratungszentrum Lasertechnik Bayern h a n s k r e w d n a h Kostengünstige Einstiegsberatung für kleine und mittlere Unternehmen sowie Handwerksbetriebe, die Lasertechnik einsetzen wollen Verfahrenserprobungen Informationsveranstaltungen über 40 Laseranlagen (Gas-, Festkörper-, Diodenlaser) Bayerisches Laserzentrum ggmbh, Erlangen (Koordination) FH Amberg-Weiden, Amberg Handwerkskammer für Oberfranken, Bayreuth Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt, SLV München 2

3 Arten der Laser für Materialbearbeitung CO2 Laser 3

4 Laserstrahlschneiden Laserstrahl Sublimierschneiden Gaszufuhr Schneidgas: Ar, N2 Schneiddüse Schmelzschneiden Schneidgas N2, Ar Werkstückbewegung Schneid - Gas Gasdruck: bar Brennschneiden Werkstück Schneidgas: O2 Gasdruck: 2-6 bar Fugenwerkstoff / Schlacke (beim Schmelz- bzw. Brennschneiden)

5 Absorption von Laserlicht in verschiedenen Materialien Nd:YAG-Laser 2 CO -Laser 2 Absorptionsgrad % Cu Ag Stahl Al 10 Fe Mo 5 0,1 0,2 0,5 1, Wellenlänge µm Absorption ändert sich mit der Wellenlänge 5

6 Optik Linse aus ZnSe (CO2-Laser) aus Glass (Festkörperlaser) kurze Brennweite f f=7.5 f=5 lange Brennweite f f=2 d kleiner Brennfleck d hohe Intensität, gut für kritische Werkstoffe kleine Tiefenschärfe dünne Werkstücke größerer Brennfleck d geringere Intensität, normale Werkstoffe große Tiefenschärfe notwendig für dicke Werkstücke d d Bündelung von Laserstrahlung 6

7 Position des Brennflecks beim Laserstrahlschneiden Quelle: Linde AG 7

8 Düsengroße und Arbeitsabstand Arbeitsabstand: 0,5-1,5 mm Düsengröße: 0,8-3 mm Quelle: Linde AG 8

9 Zeit Strahlleistung Strahlleistung Betriebsarten Pulsperiode Pulsdauer Pulspause Pulsleistung mittlere Leistung Strahlleistung Rampe Startphase Rampe Endphase t puls P puls Pm = + t puls t pause Zeit Zeit 9

10 Schneidbarkeit von Metallen mit CO2 Laser Quelle: Trumpf Lasertechnik 10

11 Typische Schneidgeschwindigkeiten mit 3kW CO2 - Laser Quelle: Linde AG 11

12 Schneidgeschwindigkeit [m/min] Vergleich von Schneidgeschwindigkeiten Materialstärke [mm] 12

13 Beispiele für Laserschneidanwendungen Holz Papier Metalle Kunststoffe Quelle: ROFIN-SINAR 13

14 Brennschneiden von Edelstahl Laser: 3 KW-CO2-Laser / HF Material: Edelstahl PL : 1750 Wcw f : 190 mm s vf : System: : 10.0 mm x-y-axis CNC machine Vorteile: - geringe WEZ - geringe Betriebskosten - hohe Schneidqualität - hohe Verfügbarkeit - niedrige Toleranzen Quelle: LAZ-Nord 0.9 m/min

15 Laserstrahlschneiden in Modellbau 15

16 Schneiden von Kunststoffen Laser: 3 kw CO2 / HF Material: Kunststoff Leistung: 150 / 250 W cw Materialstärke: 2,0 / 10,0 mm Vorschub: 2,5 / 1,5 m/min System: x-y CNC Steuerung Quelle: LAZ-Nord

17 Schneiden von Quarzglas Laser: DC 015 (C02 diffusion gekühlt) Material: Quarzglas Leistung:800 W Vorschub: 0,2 m/min Quelle: Rofin Sinar

18 Beispiel: Wanduhr Eine Wanduhr, die komplett aus lasergeschnittenem Holz besteht Quelle: Thomas All-Wood Wall Clock Kit 18

19 Laserstrahlfeinschneiden mit Pulslaser Ppuls=1 bis 10 kw PL t x Überlap > 0,5 v 19

20 Pulse zum Schweißen und Schneiden Que 20

21 Beispiele von Laserschneiden mit Pulslaser Material: Al 99,5 Schneidgas: N2 10 Bar Nd:YAG Pulslaser Leistung = 4000 W Pulslänge: 0,5 ms Fokusdurchmesser: 0,2 mm Frequenz = 100 Hz Vorschub = 5 mm/s Material: Schneidgas: N2 10 Bar Nd:YAG Pulslaser Leistung = 2500 W Pulslänge: 0,6 ms Fokusdurchmesser: 0,2 mm Frequenz = 200 Hz Vorschub = 10 mm/s 21

22 Feinschneiden von Intarsienteilen Vorlage Vektordatei Feinschneiden von Intarsienteilen aus 0,4 mm Silberblech für die Möbelrestaurierung Quelle: Fraunhofer IWS, Dresden Nd:YAG-Laser ausgeschnittenes Silberblech 22

23 Laserzentrum bei der HWKOberfranken 20 Jahrhundert 21 Jahrhundert Elektronen Photonen Elektronik Optische Technologien Laser steht in Zentrum der optischen Technologien!! Qualifizierung Innovationen technologische Entwicklung Finanzierung Transfer der Optischen Technologien in Handwerk Einführung der Lasertechnik in die Meisterausbildung Beratungen und Erprobungen für KMU Fortbildung im Bereich Lasertechnik 23

24 Laserzentrum Zur Verfügung stehen 8 Laseranlagen zur Materialbearbeitung. Handarbeitsplatz mit YAG Laser 3D - Bearbeitung mit YAG Laser und Roboter 24

25 Beschriftung- und Schneidlaser für nichtmetallische Werkstoffe Holzfurnier Schablonen von Kunststoff für Maler CO2 Laser Leistung: 35 W Frequenz: bis 5000 Hz Papier 25

26 Laserschweißanlage Select Pulsleistung: bis 10kW Baustahl , 1mm Focus - Durchmesser: von 0,1 bis 2 mm Puls Länge: 0,2 bis 50 ms 26

27 Unsere Kooperationen 27

28 Junge Technologien in der beruflichen Bildung ( tibb-ev) Durchblick für die Zukunft Unser Verein fördert die Vermittlung junger Technologien in der Berufsausbildung und in der Weiterbildung und hilft dadurch, die Lücke zwischen dem Bedarf und dem Angebot an qualifiziertem Personal in der produzierenden Wirtschaft zu schließen. 28