Laserschneiden von Dickblechen mit Hochleistungsdiodenlasern

Der Begriff „hohe Brillanz“, der eine hohe Strahlleistung bei gleichzeitig guter Strahlqualität kombiniert, wurde bisher wenig mit Hochleistungsdiodenlasern (HLDL) in Verbindung gebracht. Daher wurde auch das Schneiden von Stahl bis zu einigen Millimetern Materialstärke mittels HLDL bei guter Schnittqualität und akzeptabler Schneidgeschwindigkeit bisher für kaum möglich gehalten.
 
Durch eine Neuentwicklung von HLDL-Modulen und deren optische Zusammenschaltung mittels spezieller Mikrooptiken konnte nun bei der LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH ein 2,5kW-Hochleistungslaser mit gleichzeitig hoher Brillanz entwickelt werden. Die Spezialisten für Laserstrahlformung aus Dortmund haben das Potenzial für Anwendungen in der Materialbearbeitung gemeinsam mit dem Laserzentrum der FH Münster (LFM) untersucht. Dazu wurde die Strahlung des 2,5kW-Diodenlasers per optischer Faser (400 µm) in einen ebenfalls von LIMO entwickelten Schneidkopf (f = 120 mm) geführt. Die Untersuchungen wurden an einer industriellen CNC-Bearbeitungsanlage durchgeführt. Eine Optimierung des Schneidverfahrens erfolgte mit der Methodik „Design of Experiments“ unter anderem auch durch Variation verschiedener Düsengeometrien und -durchmesser.
 
Zu diesem Thema kooperieren LIMO und das LFM in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt BRILAMET (Brillante Hochleistungsdiodenlaser zur Metallbearbeitung). Das Projekt wird durch das BMBF-Programm “KMU-Innovativ, Optische Technologien“ (FKZ: 13N12282) unterstützt. Als Meilensteinergebnis konnte erfolgreich das Laserschneiden von Stahl demonstriert werden: 6mm-Edelstahl (1.4301) wurde oxidfrei mit 1,1 m/min und 6mm-Baustahl (1.0038) mit 2 m/min getrennt. In beiden Fällen wurde eine sehr gute Schnittqualität mit einer Rauheit von R_z < 35 µm und einem vernachlässigbarem Grat (< 30 µm) an der Schnittunterkante erzielt (siehe Bild). Im weiteren Verlauf des Kooperationsprojektes wird LIMO diese Untersuchungen auf HLDL mit gesteigerter Ausgangsleistung bis zu 4 kW bei gleichzeitig hoher Brillanz ausdehnen.
 
Kontakt: Dr. Jens Meinschien, LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH
j.meinschien@limo.de