Laser mit Wasserkühlung

Laserschneiden

In dickem Baustahl kann es für den Laser so heiß werden, dass das Material zu brennen beginnt. Für Abkühlung – und damit ein schöneres Schnittbild – sorgt der neue CoolLine-Schneidkopf von Trumpf.

16. April 2012

Sie sehen robust aus, reagieren aber manchmal sehr sensibel, wenn ihnen der Laser zu Leibe rückt: Teile aus dickem Baustahl halten Überraschungen bereit, die den Schneidprozess aus dem Gleichgewicht bringen können. Schwankende chemische Zusammensetzungen und unterschiedliche Werkstückoberflächen sind der Grund dafür.

Probleme trotz Laserschneidgüte

Baustahl ohne Laserschneidgüte kann darum bisher nicht oder nur schwer bearbeitet werden. Und selbst bei Materialien mit Laserschneidgüte ist das Ergebnis nicht immer überzeugend. Denn je dicker das Blechteil, desto geringer ist die Schneidgeschwindigkeit und desto mehr Laserenergie wird beim Schneiden ins Metall eingebracht. Ab 15 Millimeter Dicke macht sich das besonders bemerkbar. Im Schnittbereich erhitzt das Material immer weiter, und es entstehen große Temperaturunterschiede zum restlichen Blech. Das hat unschöne Auswirkungen auf den Schneidprozess: Es kommt zum ›Self Burning‹. Der Schnitt wird im heißen Blech ungenau, das Material im Schnittspalt fließt nicht mehr kontrolliert ab und beginnt zu brennen. Auf der Rückseite des Bauteils haftet dann störender Schlackenüberschuss.

Sicherer Schnitt trotz schwieriger Bedingungen

Damit im Schnittspalt alles kühl bleibt, hat Trumpf eine Lösung zur lokalen Werkstückkühlung entwickelt. Zentrales Element der Option CoolLine ist ein separater Schneidkopf mit speziellen Düsen. Dieser versprüht feinen Wassernebel. Der kalte Nebel wird durch Bohrungen in der Düse koaxial zum Laserstrahl auf das Material gesprüht. Er legt sich auf das Werkstück und verdampft dort. Eine einfache Maßnahme mit großer Wirkung: Die Verdampfung von 30 Milliliter Wasser pro Minute bewirkt eine Kühlleistung von etwa 1 kW. Bei einer Laserleistung von 5 kW kühlt das Metall also um 20 Prozent ab. Die Temperatur im Bereich der Prozesszone reduziert sich damit deutlich. Der Laser trifft auf einheitlich temperiertes Material und kann selbst Baustahl ohne volle Laserschneidgüte prozesssicher schneiden.

Effizienzplus bei hochwertigem Material

Vorteile bringt der feine Wasserdampf auch für Blech mit Laserschneidgüte: Durch den genaueren Schnitt können dicke Teile enger geschachtelt werden. Das verbessert die Tafelausnutzung. Derselbe Effekt sorgt bei filigranen Konturen für mehr Spielraum. Im vortemperierten Material schneidet der Laser dünnere Stege und Durchmesser schnell und sicher. Ausschnitte mit Durchmessern, die weniger als die Hälfte der Blechdicke betragen, sind ohne Einbußen bei den Vorschüben möglich. Für den Bediener ändert sich kaum etwas: Über Trutops Laser programmiert und steuert er den Auftrag. Alle Kabel für die Wasserzufuhr sind in den CoolLine-Schneidkopf integriert. Nach dem Tausch des Standardschneidkopfs gegen den CoolLine-Kopf kann es losgehen – egal welche Überraschungen im Blech warten.

Erschienen in Ausgabe: 03/2012