3D Rohrlasern

3D Rohrlaserschneiden ermöglicht die automatische Bearbeitung von unterschiedlichsten Rohren mit passgenauen Konturen. Herkömmliche Rohrbearbeitungsmaschinen mit dem konventionellen 2D Schneidkopf, aber auch Sägen oder Fräsen sind zu dieser Präzision und Vielseitigkeit nicht in der Lage. Zum Einsatz kommt eine Rohrlaserschneidanlage, in der das Rohr in einem Spannfutter um die eigene Achse rotiert.

Vorteile durch 3D Rohrlaserschneiden

Grundsätzlich lässt sich beim Laserschneiden der Laserkopf in axialer Richtung – Y-Achse – verfahren. Der Vorschub entsteht durch Verschieben des Rohres. Bei einer 3D Schneideanlagen ist der Schneidkopf zusätzlich um die A- und B-Achse schwenkbar, wobei die A-Achse parallel zur X-, die B-Achse wiederum parallel zur Y-Achse verlaufen. Daher heißen 3D Schneideanlagen auch 5-Achsanlagen. Das Lasern der Rohre, deren Längen in der Regel 12 m und auch mehr erreichen können, erfolgt nach einer automatischen Zuführung zur Laseranlage, wo sie bearbeitet und anschließend automatisch entladen werden. Es lassen sich alle erdenklichen Konturen aus- und zuschneiden. Die moderne 3D Technologie senkt bei höherer Präzision und Produktivität die Kosten. Die wichtigsten Kennzeichen der Anlage sind:

• 3D Schneidkopf
• automatische Zuführung und Entnahme der Rohre
• flexible Fertigteillängen
• Lasern unterschiedlichster Profile und Rohmaterialien möglich
• vollautomatische Rohr- und Profillängenvermessung
• selbstzentrierendes, vollautomatisches Drehspannfutter

Ein sehr wichtiger Vorteil ist die Rentabilität sämtlicher Laserverfahren auch bei geringen Stückzahlen. Sie wäre mit konventionellen Verfahren (Sägen, Fräsen etc.) nicht erreichbar.

 

3D Rohrlaserschneiden: Funktionsweise

Die Rohre werden durch kontinuierliche oder gepulste Laserstrahlung geschnitten. Physikalisch findet eine sogenannte Materialablation statt (Abtrag des Materials durch Aufheizung). Lasern lassen sich nahezu Werkstoffe, nicht nur Metalle, sondern auch Dielektrika, Kunststoffe und organische Materialien wie Holz. Allerdings sind hierfür die Parameter des Lasers dem Werkstoff entsprechend einzurichten. Das sind:

• Wellenlänge
• Pulsdauer
• Pulsenergie
• mittlere Leistung (Bestrahlungsstärke)

Die Pulsdauer und die Bestrahlungsstärke bestimmen im Wesentlichen die thermischen Effekte und den mikroskopischen Abtragsmechanismus. Zur Anwendung kommen solche Verfahren, wenn komplexe dreidimensionale Umrisse präzise und sehr schnell geschnitten werden sollen. Auch lassen sich dreidimensionale Durchbrüche selbst an schwer zugänglichen Stellen herstellen. Die Bearbeitung ist berührungslos und nahezu kraftfrei. Es gibt Maschinen, die das 3D Lasern mit Stanzen und Nibbeln kombinieren. Sie können wahlweise mit einem Laser- oder Stanzkopf arbeiten. Die eingesetzten Laser sind fokussierte Hochleistungslaser. Dabei gibt es drei Varianten:

• CO₂-Laser (Gaslaser)
• Nd:YAG-Laser (Festkörperlaser)
• Faserlaser

Letztere lassen sich sehr gut fokussieren und gelten daher als sehr effizient. Die genannten Laserstrahlquellen sind neben der Laserstrahlführung und dem Bearbeitungskopf mit seiner Fokussieroptik und der Schneiddüse die entscheidenden Elemente der Lasermaschine.

 

Konstanter Rohstrahldurchmesser beim 3D Rohrlaserschneiden

Insbesondere die Anlagen mit CO₂-Laser mit ihrer feststehenden Laserstrahlquelle und fliegender Optik erhalten durch ein Spiegelteleskop einen konstanten Rohstrahldurchmesser über den kompletten Bearbeitungsraum. Wichtig ist das, weil der Laserstrahl über eine feste Divergenz verfügt und unterschiedliche Lauflängen – unausweichlich bei verschiedenen Bearbeitungspositionen – ohne diese Kompensation auf der Linse den Rohstrahldurchmesser ändern würden. Bei modernen Anlagen für das 3D Rohrlaserschneiden besteht diese Gefahr aber nicht mehr. Die Blendenzahlen und Intensitäten bleiben folglich für die hohe Laserqualität konstant.