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Laserschneiden: Das sind die wichtigsten Trends

Industrielaser lösen zunehmend andere Werkzeuge ab, indem sie unter anderem eine exaktere Materialbearbeitung gewährleisten. Selbst wenn Laser bereits häufig in vielen Bereichen der Industrie eingesetzt werden, existiert noch viel Potenzial für viele Applikationen.

Momentan geht der Trend bei den Laserherstellern häufig zu noch mehr Power für die Laserquellen. Denn damit spielt der Laser seine größten Vorteile aus: berührungsfreies Arbeiten, kaum Verzug, hohe Geschwindigkeiten und Automatisierbarkeit. Dies erweitert die Einsatzmöglichkeiten, insbesondere in der Mikromaterialbearbeitung mit gepulstem Laserlicht.

Leistung ist nicht alles

So werden die Laserquellen mit Pulsdauern von Piko- und Femtosekunden zu mehr Energie weiter getrimmt. Die Entwicklung der Laserquellen geht zu einem bis zwei Kilowatt im mittleren Bereich bei Pulsspitzenleistungen von einigen Gigawatt. Produktionsstätten, die sich auf Mikromaterialbearbeitung spezialisiert haben, freuen sich über höhere Leistungen, da sie davon gut profitieren können.

Doch wirklich Nutzen stiften hohe Leistungen jenseits von zehn Kilowatt nur in diesen bestimmten Anwendungen. Insbesondere werden Laser im Bereich von sechs bis acht Kilowatt von der Industrie nachgefragt. Selbst acht Kilowatt sind beim Dünnblechschneiden häufig nicht erforderlich. Die Beschränkungen entstehen beim 2D- und 3D-Schneiden meist nicht durch den Laser, sondern durch die fehlende Maschinendynamik.

Forderung nach mehr Wirtschaftlichkeit

Mit dem Einsatz höherer Leistungen steigt auch der Verschleiß der betriebenen Maschine. Denn jedes Kilowatt mehr Leistung, das auf den Prozesskopf trifft, fördert auch den Verschleiß der Maschinenkomponenten, was wiederum den Wartungsaufwand erhöht. „Das große Problem beim Laserschneiden ist die Wirtschaftlichkeit“, stellt Dipl.-Ing. Michael Wolters, Technologie Management Schweißen und Schneiden bei der Messer Group GmbH, fest. „Es geht im Wesentlichen auch um die weitere Optimierung der verfügbaren Technologie.“

Festkörper- und Ultrakurzpulslaser mit mehr Relevanz

Die Festkörperlaser bzw. Faserlaser oder Scheibenlaser haben längst dem CO2-Laser den Rang abgelaufen. Diese Entwicklung wird sich auch in den kommenden Jahren fortsetzen. Schneiden und Schweißen umfasst den Löwenanteil der Anwendungen von Lasern. Die restlichen Anwendungen könnten vielleicht von den Ultrakurzpulslasern bestimmt werden, da ein breitgefächerter Einsatz in der industriellen Materialbearbeitung sich in Bälde wirtschaftlich lohnen wird.

Spezielle Laserquellen für spezielle Prozesse

Laserquellen für Anwendungen wie das Schneiden werden zunehmend austauschbar sein. So wird auch der Laser zu einer Art „Zukaufteil“, das nach Leistung, Strahlqualität etc. eingeteilt wird. Differenzierungen im Angebot der Laserhersteller können meist nur noch über Spezifikationen wie adaptierbare Strahlqualitäten oder dem Prozess angepasste Leistungsdichteverteilungen erfolgen. Diese Tendenz wird durch den bereits stattfindenden Preiskampf für Laserquellen noch verstärkt.

Prozessperipherie im Fokus

Die Produkte rund um die Prozessperipherie werden zunehmend relevanter. Damit sind Entwicklungen wie beispielswiese Optiken, Strahlablenkungssystemen oder Anwendungen des Machine-Learning gemeint. Zu diesen Anwendungen in der Lasertechnik gehört zum Beispiel das Predictive Modelling, das darauf abzielt, Daten zusammenzuführen, um bessere Vorhersagemodelle entwickeln zu können.

Die Künstliche Intelligenz ist auch in der Lasertechnik ein Top-Thema. Im Bereich des Laserschweißens gibt es bereits Anlagen, die automatisch gegensteuern, wenn Prozessparameter nicht mehr im Normalbereich sind. Für das Laserschneiden wurde bis dato noch keine Maschine mit kompletter Regelung entwickelt, die sich selbstständig die Parameter sucht, schneidet und in der Lage ist, Abweichungen im Hinblick der Gratbildung, Schnittbreite und Kantenrauheit zu erkennen und entsprechend gegenzusteuern.

Neue Anwendungsfelder

Für Industrielaser eröffnen sich auch in Zukunft weitere vielfältige Anwendungsfelder. Beispielsweise sollen Laser für den Abbau von Spundwänden und anderer maritimer Infrastrukturen, Unterwasser-Anwendungen wie die Reparatur von Schiffen sowie Food and Farming eingesetzt werden. Noch höhere Strahlleistungen werden dazu beitragen, neue Fertigungsprozesse für den Schiffbau, Krane und Windenergieanlagen zu realisieren.

 

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