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Der CO₂-Laser verwendet, wie der Name schon sagt, ein auf Kohlendioxid basierendes Gasgemisch. Dieses Gemisch, das sich in der Regel aus CO₂, Stickstoff und Helium zusammensetzt, wird elektrisch angeregt, um den Laserstrahl zu erzeugen. Festkörperlaser gibt es als Faser- oder Scheibenlaser in ähnlichen Leistungsbereichen wie ihre CO₂-Pendants. Wie bei der CO₂-Variante beschreibt die namensgebende Komponente das laseraktive Medium, in diesem Fall einen glasartigen oder kristallinen Festkörper in der Form einer Faser oder einer Scheibe.
Während beim CO₂-Laser der Laserstrahl durch einen Strahlengang mit Optik geführt wird, wird beim Faserlaser der Strahl in einer aktiven Faser erzeugt und über eine Transportfaser zum Schneidkopf der Maschine geführt. Einer der zentralsten Unterschiede ist neben dem Lasermedium als solches aber dessen Wellenlänge: Bei einem Faserlaser beträgt diese um die 1µm und bei einem CO₂-Laser 10µm. Die kürzere Wellenlänge des Faserlasers führt zu einer höheren Absorptionsrate beim Schneiden von Stahl, Inox und Aluminium. Eine bessere Absorptionsrate bedeutet weniger Erwärmung des zu bearbeitenden Materials, was natürlich positiv ist.
Die CO₂-Technologie ist für Allrounder geeignet, die verschiedene Materialien und dicke Blechtafeln verarbeiten. Eine Faserlaserschneidanlage eignet sich zur Bearbeitung von dünnen bis dicken Blechen in Stahl, Edelstahl, Aluminium und Buntmetallen (Kupfer und Messing).
Für den CO₂-Laser spricht, dass bei dickem Stahl (Mild Steel) eine schönere Schnittqualität resultiert, für den Faserlaser die hohe Schneidegeschwindigkeit und die geringeren Betriebskosten pro Stunde. Im Vergleich benötigen Faserlaser nicht annähernd so viel (= wie viel?) Energie wie die CO₂-Laseranlagen und der elektrische Wirkungsgrad eines Faserlasers ist bis zu 5-mal grösser. Ausserdem zeichnet sich der Faserlaser durch eine vereinfachte Strahlführung aus. Ebenfalls ein grosses Plus ist der geringe Platzbedarf: Eine Faserlaseranlage mit 8 bis 10 kW Laserleistung benötigt lediglich rund 20 Prozent der Aufstellfläche einer CO₂-Laseranlage vergleichbarer Leistung.
Die Faserlasertechnologie hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt. Es gilt jedoch mehr Faktoren zu berücksichtigen als nur die Laserleistung und die Schneidegeschwindigkeit. Der Erfolg hängt von einem ganzen Paket unterschiedlicher und individueller Faktoren ab, wobei sich alles um die zentrale Frage dreht: Welches ist der richtige Prozessablauf? Denn auch die leistungsfähigste Maschine ist nur dann wirtschaftlich, wenn ihr Potenzial ausgeschöpft wird.
Dies ist sehr individuell. Um beurteilen zu können, welche Maschine am besten geeignet ist, müssen Sie zuerst die Anwendung verstehen und ihre Bedürfnisse, aber auch Limiten definieren. Ebenfalls sollten Sie neue zukünftige Ziele und weitere Möglichkeiten berücksichtigen. Denn die Anschaffung einer Laserschneidanlage stellt eine grosse Investition dar, bei der es nicht nur um die Maschine allein geht. Der Kauf hat Auswirkungen auf den gesamten Fertigungsprozess, einschliesslich Arbeitskräfte, Wartung und Unterhalt, Verbrauchsmaterial sowie Know-how.
Weitere Faktoren kommen dazu: Mit einem Faserlaser erhöhen Sie die Geschwindigkeit eines einzelnen Arbeitsschrittes. Damit wird aber eventuell eine Automatisierung des Be- und Entladens notwendig, da die Maschine sonst zu oft stillsteht, weil die Bediener nicht nachkommen.
Die primären Ziele sind klar: Kostensenkung, Steigerung der Produktqualität und Produktivität. Um diese Ziele mit einer neuen Anlage zu erreichen, wird Know-how benötigt, das im Betrieb vielleicht noch gar nicht vorhanden ist. Die Kapazität und Leistung der Anlage muss mit den Bedürfnissen übereinstimmen. Wenn Sie grosse Geldsummen in Faserlaser-Schneidanlagen mit komplexen Vorrichtungen für das Materialmanagement investieren, erwarten Sie auch einen vorteilhaften ROI.
Vor 15 Jahren gab es wahrscheinlich weniger als 20 OEM-Hersteller von Laserschneidmaschinen, und die Branche wurde von einer Handvoll führender Anbieter dominiert. In der Zwischenzeit hat sich der Markt jedoch geöffnet, sodass es heute eine Vielzahl an Herstellern von Laserschneidmaschinen gibt. Auch die Anzahl der Anbieter anderer Komponenten, wie von Software und CNC-Steuerungen, ist stark gestiegen, was dazu geführt hat, dass praktisch jeder mit ein wenig Know-how eine Faserlaser-Schneidmaschine herstellen kann.
Diese Entwicklung hat zur Folge, dass der Markt mit günstigen Ausrüstungen überflutet wird, und hier liegt das Problem: Sie haben heute eine grosse Anzahl neuer Anbieter, die wenig Prozesswissen haben, keine Ersatzteile garantieren und keinen Service bieten, weil ihr einziges Ziel darin besteht, zum besten Preis zu verkaufen, um Marktanteile zu gewinnen. Dabei geht vergessen, dass eine Laserschneidmaschine keine Plug-and-Play-Lösung ist, sondern zahlreiche Komponenten interagieren.
Die Branche hat in den letzten 25 Jahren bedeutende technologische Weiterentwicklungen erfahren und grosse technologische Implementierungen sind immer anspruchsvoll.
Sehr wichtig! Die heutige Fasertechnologie erfordert im Vergleich zur CO₂-Technologie zwar nicht so viel Unterhalt, aber wenn eine Maschine ausfällt, muss sie so schnell wie möglich wieder einsatzbereit sein.
Die Wartung eines CO₂-Lasers ist umfangreich und arbeitsaufwendig. Nicht selten muss ein Servicetechniker bis zu drei Tage am Stück vor Ort sein. Bei Laserschneidmaschinen dieses Typs sollte alle 12 Monate bzw. alle 2’000 Betriebsstunden ein Service durchgeführt werden. Mit zunehmenden Alter nehmen nötige Revisionsarbeiten (z.B. Resonatorrevision oder Optik- und Strahlengangrevision) zu.
Im Vergleich dazu ist die Wartung von Faserlasermaschinen deutlich weniger zeit- und kostenintensiv. Ein Faserlaser hat weniger zu wartende Teile, das heisst, Kosten und Zeit werden effektiv eingespart. Der Zeitaufwand für Wartung und Inspektion der Faserlaser verringert sich dadurch massiv und beträgt in der Regel ein paar Stunden.
Bei beiden Modellen muss jedoch bei Schichtbetrieb das Serviceintervall berücksichtigt werden. Eine Laserschneidmaschine, die 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche betrieben wird, muss natürlich häufiger überholt werden. Dies wirkt sich sowohl bei den Wartungskosten als auch bei den Ausfallzeiten während des Services aus.
Unter dem Strich ist es ratsam, bei der Entscheidung für eine Laserschneidmaschine nicht nur die Anschaffungskosten anzuschauen, sondern auch die Gesamtbetriebskosten, gerechnet auf die komplette Lebensdauer der Maschine. Wartungs- und Energiekosten sowie Maschinenausfallzeiten sollten in jedem Fall mit eingerechnet werden. Die Energiekosten sind beim Faserlaser deutlich geringer und können einen beachtlichen Anteil des jährlichen Gesamtaufwandes ausmachen.
Informieren Sie sich deshalb über die Verfügbarkeit und die Lieferung von Ersatzteilen, damit Ihre Maschine bei einem Ausfall rasch repariert werden kann. Ebenfalls sollten Sie abklären, ob ein Servicetechniker in Ihrer Nähe ist, der auch Ihre Sprache spricht.
Wer mit einer ausgefeilten, hochkomplexen Technologie arbeitet, muss mit Störungen rechnen. Eine Laserschneidmaschine, die wegen eines einzelnen beschädigten Teils nicht schneiden kann, ist für den Kunden schlicht nutzlos.
Unter Beachtung einiger weniger Punkte kann Ihnen eine Laserschneidanlage lang erhalten bleiben.
Eine angemessene Umgebung für die Maschine (Lufttemperatur und -Feuchtigkeit müssen stimmen), eine regelmässige Reinigung und vor allem eine regelmässige und ordnungsgemässe Wartung durch den Fachmann sind unerlässlich. Diese grundlegenden Faktoren tragen zu einer langen Einsatzfähigkeit Ihrer Anlage bei.
Das lässt sich nicht einfach so sagen, denn es sind viele Faktoren zu berücksichtigen. Wie bereits erwähnt, spielen Ihre Anforderungen an die Laserschneidmaschine eine grosse Rolle. Dies hat einen Einfluss auf die Grösse und Kapazität der Anlage. Weiter stellt sich die Frage der Peripherie: Brauchen Sie eine automatische Be- und Entladevorrichtung?
Wer sich für eine Laserschneidmaschine entscheidet, sollte nicht nur die Kosten für die Anschaffung selbst anschauen, sondern auch die Gesamtbetriebskosten, gerechnet auf die komplette Lebensdauer der Maschine, einschliesslich Wartungskosten und Maschinenausfallzeiten.
Fragen Sie sich weiter, welche Kenntnisse die Mitarbeitenden haben, und bedenken Sie, dass diese geschult werden müssen.
Bei Nichtberücksichtigung dieser Faktoren fällen Betriebe nicht selten einen Entscheid, der fatale und langanhaltende Auswirkungen haben kann: Man entscheidet sich für eine günstige Anlage. Mangelnde Qualität, das Fehlen von Wissen und Erfahrung, keine Ersatzteile sowie ein schlechter Service können die Anlage im schlimmsten Fall rasch zum Stillstand bringen.
Ein Gesamtkonzept, in das alle die erwähnten Punkte einfliessen, ist unabdingbar. Schliesslich geht es darum, zusammen mit Ihnen die bestmögliche Lösung zu erarbeiten. Denn nur ein zufriedener Kunde ist ein guter Kunde.