Mikroprozessorbasierte Steuerungen sind für Werkzeugmaschinen vorgesehen, mit denen Teile erstellt oder geändert werden können. Die programmierbare digitale Steuerung aktiviert die Servos und Spindelantriebe der Maschine und steuert verschiedene Bearbeitungsvorgänge. Siehe DNC, direkte numerische Steuerung;NC, numerische Steuerung.
Der Teil des Grundmetalls, der beim Löten, Schneiden oder Schweißen nicht geschmolzen wird, dessen Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften jedoch durch Hitze verändert werden.
Die Eigenschaften eines Materials zeigen sein elastisches und unelastisches Verhalten bei Krafteinwirkung und geben Aufschluss über seine Eignung für mechanische Anwendungen;zum Beispiel Elastizitätsmodul, Zugfestigkeit, Dehnung, Härte und Ermüdungsgrenze.
Im Jahr 1917 veröffentlichte Albert Einstein das erste Papier, in dem er die Wissenschaft hinter dem Laser anerkannte. Nach jahrzehntelanger Forschung und Entwicklung demonstrierte Theodore Maiman 1960 im Hughes Research Laboratory den ersten funktionsfähigen Laser. 1967 wurden Laser zum Bohren von Löchern und zum Schneiden verwendet Metall in Diamantformen. Die Vorteile, die die Laserleistung bietet, machen sie in der modernen Fertigung alltäglich.
Laser werden zum Schneiden einer Vielzahl von Materialien außer Metall verwendet, und das Laserschneiden ist zu einem wesentlichen Bestandteil der modernen Blechbearbeitung geworden. Bevor diese Technologie leicht verfügbar war, verließen sich die meisten Betriebe auf Scheren und Stanzen, um Werkstücke aus flachem Material herzustellen.
Scheren gibt es in verschiedenen Ausführungen, aber alle führen einen einzigen linearen Schnitt aus, der mehrere Einstellungen erfordert, um ein Teil zu erstellen. Das Scheren ist keine Option, wenn gebogene Formen oder Löcher erforderlich sind.
Stanzen ist der bevorzugte Vorgang, wenn keine Schere verfügbar ist. Standardstempel gibt es in verschiedenen runden und geraden Formen, und Sonderformen können hergestellt werden, wenn die gewünschte Form nicht dem Standard entspricht. Für komplexe Formen wird ein CNC-Revolverstanzer verwendet Der Revolver ist mit verschiedenen Stempeltypen ausgestattet, die nacheinander kombiniert die gewünschte Form ergeben können.
Im Gegensatz zum Scheren können Laserschneider jede gewünschte Form in einer einzigen Aufspannung herstellen. Die Programmierung eines modernen Laserschneiders ist nur geringfügig schwieriger als die Verwendung eines Druckers. Laserschneider machen Spezialwerkzeuge wie Spezialstanzen überflüssig. Der Verzicht auf Spezialwerkzeuge verkürzt die Durchlaufzeit, Lagerbestand, Entwicklungskosten und das Risiko veralteter Werkzeuge. Durch das Laserschneiden entfallen auch die Kosten, die mit dem Schärfen und Ersetzen von Stempeln sowie der Wartung der Scherenschneidkanten verbunden sind.
Im Gegensatz zum Scheren und Stanzen handelt es sich beim Laserschneiden auch um eine berührungslose Tätigkeit. Die beim Scheren und Stanzen entstehenden Kräfte können Grate und Verformungen des Teils verursachen, die in einem zweiten Arbeitsgang behoben werden müssen. Beim Laserschneiden wird keine Kraft auf das Rohmaterial ausgeübt Und oft ist bei lasergeschnittenen Teilen kein Entgraten erforderlich.
Andere flexible thermische Schneidverfahren wie Plasma- und Brennschneiden sind im Allgemeinen kostengünstiger als Laserschneiden. Bei allen thermischen Schneidvorgängen gibt es jedoch eine Wärmeeinflusszone oder HAZ, in der sich die chemischen und mechanischen Eigenschaften des Metalls ändern können Sie schwächen das Material und verursachen Probleme bei anderen Vorgängen, beispielsweise beim Schweißen. Im Vergleich zu anderen thermischen Schneidtechniken ist die Wärmeeinflusszone eines lasergeschnittenen Teils klein, wodurch die für die Bearbeitung erforderlichen sekundären Vorgänge reduziert oder entfallen.
Laser eignen sich nicht nur zum Schneiden, sondern auch zum Fügen. Das Laserschweißen hat viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Schweißverfahren.
Wie beim Schneiden entstehen auch beim Schweißen HAZ. Beim Schweißen an kritischen Bauteilen, beispielsweise in Gasturbinen oder Luft- und Raumfahrtkomponenten, ist es notwendig, deren Größe, Form und Eigenschaften zu kontrollieren. Wie beim Laserschneiden hat das Laserschweißen eine sehr kleine Wärmeeinflusszone , was deutliche Vorteile gegenüber anderen Schweißtechniken bietet.
Die engsten Konkurrenten zum Laserschweißen, Wolfram-Inertgas- oder WIG-Schweißen verwenden Wolframelektroden, um einen Lichtbogen zu erzeugen, der das zu schweißende Metall schmilzt. Die extremen Bedingungen rund um den Lichtbogen können dazu führen, dass sich das Wolfram mit der Zeit verschlechtert, was zu einer unterschiedlichen Schweißqualität führt. Laserschweißen ist immun gegen Elektrodenverschleiß, sodass die Schweißqualität gleichmäßiger und einfacher zu kontrollieren ist. Laserschweißen ist die erste Wahl für kritische Komponenten und schwer zu schweißende Materialien, da der Prozess robust und wiederholbar ist.
Der industrielle Einsatz von Lasern beschränkt sich nicht nur auf das Schneiden und Schweißen. Mit Lasern werden sehr kleine Teile mit geometrischen Abmessungen von nur wenigen Mikrometern hergestellt. Mit der Laserablation werden Rost, Farbe und andere Dinge von der Oberfläche von Teilen entfernt und vorbereitet Teile zum Lackieren. Die Markierung mit einem Laser ist umweltfreundlich (keine Chemikalien), schnell und dauerhaft. Die Lasertechnologie ist sehr vielseitig.
Alles hat seinen Preis, und Laser bilden da keine Ausnahme. Industrielle Laseranwendungen können im Vergleich zu anderen Verfahren sehr teuer sein. Obwohl sie nicht so gut wie Laserschneider sind, können HD-Plasmaschneider für einen Bruchteil derselben Form und saubere Kanten in einer kleineren HAZ erzeugen Der Einstieg in das Laserschweißen ist auch teurer als bei anderen automatisierten Schweißsystemen. Ein schlüsselfertiges Laserschweißsystem kann leicht 1 Million US-Dollar überschreiten.
Wie in allen Branchen kann es schwierig sein, qualifizierte Handwerker anzuziehen und zu halten. Qualifizierte WIG-Schweißer zu finden, kann eine Herausforderung sein. Einen Schweißingenieur mit Lasererfahrung zu finden ist ebenfalls schwierig, und einen qualifizierten Laserschweißer zu finden ist nahezu unmöglich. Entwicklung robuster Schweißverfahren erfordert erfahrene Ingenieure und Schweißer.
Auch die Wartung kann sehr kostspielig sein. Die Erzeugung und Übertragung von Laserenergie erfordert komplexe Elektronik und Optik. Es ist nicht einfach, jemanden zu finden, der Fehler bei einem Lasersystem beheben kann. Dies ist normalerweise keine Fähigkeit, die man an einer örtlichen Berufsschule erwerben kann, daher kann eine Wartung erforderlich sein ein Besuch des Technikers des Herstellers. OEM-Techniker sind beschäftigt und lange Vorlaufzeiten sind ein häufiges Problem, das sich auf die Produktionspläne auswirkt.
Während industrielle Laseranwendungen teuer sein können, werden die Betriebskosten weiter steigen. Die Anzahl kleiner, kostengünstiger Desktop-Lasergravierer und Do-it-yourself-Programme für Laserschneider zeigt, dass die Betriebskosten sinken.
Die Laserleistung ist sauber, präzise und vielseitig. Auch wenn man die Mängel bedenkt, ist es leicht zu erkennen, warum wir weiterhin neue industrielle Anwendungen sehen werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 17. Januar 2022