Laserschneiden für sauberes und kreatives Trennen

Passgenaues Zuschneiden von Platten oder Geweben erfordert je nach Material und Stärke unterschiedliches Werkzeug. Setzt man statt Messern oder Stanzen eng gebündelte Laserstrahlen ein, wird ein verschleißfreies, fast für alle Materialien einsetzbares, Schneiden möglich. Konturscharfe Linien, Bögen und Ausschnitte sind leicht umzusetzen und synthetische Gewebe werden durch den minimalen Wärmeeintrag in das Randmaterial gleich gegen Ausfasern versiegelt. Laserschneiden bietet also viele Vorteile gegenüber konventionellen Schneidverfahren und hat sich in sehr unterschiedlichen Anforderungen bewährt. Die Bandbreite reicht von der Produktion, selbst unter Reinraumbedingungen, bis hin zum künstlerischen Einsatz beim Schneiden von Acrylplatten für Messe- und Dekorationszwecke. Schneiden mit Licht ist schon lange keine Science-Fiction mehr, Laserschneiden hat sich vielmehr als zuverlässige und wirtschaftliche Alternative zu mechanischen Trennmethoden etabliert. Je nach Trennaufgabe werden dafür unterschiedliche Laserbauarten verwendet, die sich im Aufbau, der Lichtwellenlänge und der Leistung unterscheiden. Eine recht universell einsetzbare Ausführung ist die CO2-Flachbett-Laserserie SP von Trotec. Diese bietet die Möglichkeit, sowohl große Formate am Stück, zum Beispiel aus Tafeln oder von Rollen, zu bearbeiten als auch kleinere Reststücke sinnvoll aufzuarbeiten. Je nach Ausführung bietet diese Flachbettserie in fünf Varianten dafür eine Fläche von 1250 x 710 mm bis zu 3250 x3210 mm (Bild 1). Zwei Beispiele aus ganz unterschiedlichen Branchen zeigen das große Einsatz-Potential dieser Großformatlaser.

Unterschiedliche Gewebe schneiden

Prozessanlagen, wie z.B. Zentrifugen, Nutschen und Trockner in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaproduktion sind auf hygienisch gefertigte Filterprodukte angewiesen. Die Kögel Filter GmbH - Contecma- Filtration aus Landau hat sich auf die Produktion solcher Filtereinsätze spezialisiert (Bild 2). Je nach Anlage sind dabei, von einfachen Ronden über Schläuche bis hin zu Filtertüchern mit vielfältigen Ausschnitten, alle möglichen Formen gefragt (Bild 3). Die Grundlage für die Fertigung, sind Gewebe und Vliese auf Rollen mit ca. 2,6 m Breite und bis zu 100 m Länge. Die Palette der Materialien umfasst dabei PP, PE, PA und PTFE. Für die Verarbeitung dieser Bandbreite an Formen und Materialien setzen die Filterexperten auf den Großformatlaser SP 3000. Er bietet mit einer Schneidfläche von 2210 x 3210 mm ausreichend Fläche für den Zuschnitt größerer Teile oder wahlweise vieler Kleinteile. Die Strahlleistung des CO2-Lasersystems kann zwischen 40 und 400 W eingestellt werden und erlaubt feinste Schnitte, bei denen die Ränder der Gewebe oder Vliesmaterialien gleich versiegelt werden (Bild 4). Tino Fidler, technischer Leiter bei Kögel erklärt: „Als Marktführer mit Reinraumfertigung in Deutschland bei Filterprodukten für die Fest-Flüssig-Trennung und Gasfiltration verstehen wir uns als Problemlöser und Prozessoptimierer für unsere Kunden. Um die jeweiligen Filter optimal auf ihren Einsatzzweck auszulegen, sind wir auf eine sehr flexible Schneidanlage angewiesen. Der Laser erlaubt es uns, auch komplizierte Strukturen für Prototypen innerhalb von zwei bis drei Tagen auszuliefern und so schnell auch auf besondere Kundenwünsche zu reagieren.“

Lasereinsatz unter Reinraumbedingungen

Die direkt im Schneidkopf untergebrachte Absaugung fängt alle Dämpfe und Partikel direkt am Entstehungsort ein und führt sie aus dem Reinraum. Bei dieser kundenspezifischen Lösung wurde die Absaugung und Kühlung in der Zwischendecke außerhalb des Reinraumes installiert; so werden die Bedingungen nach ISO 7 / GMP C im Betrieb nicht gestört. Das durchdachte Design des eigentlichen Laserplotters erfüllt die Reinraumbedingungen sehr gut, dadurch können problemlos auch sehr anspruchsvolle Filter für die Medizin- oder Pharmatechnik geschnitten werden. Tino Fidler dazu: „Da unsere Filter nach GMP (Good Manufacturing Practice) produziert werden müssen, war die Fertigung unter Reinraumbedingungen essenziell. Der Trotec-Laser erfüllt die an ihn gestellten Bedingungen für die Reinraumproduktion problemlos und ist eine wichtige Ergänzung der bisherigen Schneidlösungen.“ Gegenüber der üblichen Handarbeit mit Schneidwerkzeugen lassen sich besonders Teile mit vielen Aus- und Einschnitten schnell und konturscharf fertigen. Gerade für Prototypen und unterschiedliche Entwicklungsstufen ist eine schnelle Herstellung oft komplexer Formen gefragt, hier können die Landauer Spezialisten dank des Lasergerätes sehr schnell und flexibel reagieren. Da der Großformatlaser auch 24/7 „von der Rolle“ arbeiten kann, lassen sich auch größere Fertigungslose, z.B. für Lohnfertigung von Filtertüchern, zeitnah fertigstellen.

Werbetechnik und Digitaldruck

Einen ganz anderen Einsatzbereich bedient die Visual Information Systems GmbH aus Krailling bei München mit Display-Messesystemen und Werbetechnik. Hier werden vor allem digital bedruckte Platten aus Plexi-/Acrylglas, Pappe oder Holz mit bis zu 20 mm Dicke in Form gelasert. Da die einzelnen Teile oft spielfrei ineinandergefügt werden, z.B. bei Standfüßen für Aufsteller, ist ein exakter und konturscharfer Schnitt unabdingbar (Bild 5). Andere Produkte wie kleine 3D-Aufsteller für Tischdekoration oder Namensschilder erfordern sehr kleine Schneidradien und bedruckte Tafeln mit Figuren müssen exakt am Bild entlang geschnitten werden (Bild 6). Hier kommen herkömmliche Schneidverfahren z.B. mit Fräsköpfen durch ihre Mindeststärke von rund 3 mm an ihre Grenzen. Zudem entsteht beim zerspanenden Arbeiten mehr Abfall, der entsorgt werden muss. Für viele Aufgaben ist daher die Lasertechnik das bessere Werkzeug. Bei Visual hat man sich deshalb für einen SP 500 CO2-Laser entschieden, der mit 1250 x 710 mm Arbeitsfläche auch größere Aufsteller oder Schablonen aus den Rohtafeln ausschneiden kann. Durch die große Durchreichfläche des Lasers sind so selbst Flächen von Türblattgröße noch gut zu bearbeiten. Geschäftsführer David Ditcher beschreibt die Vorteile dieser Lösung: „Da wir eine breite Palette an Produkten fertigen, ist für uns ein sehr flexibles Schneidgerät entscheidend (Bild 7a,b). Mit dem Lasersystem können wir vom kleinsten Tischaufsteller mit ca. 5 cm Kantenlänge bis hin zu Tisch- oder Türblattgröße alle Konturen ausschneiden (Bild 8). Gerade bei bedruckten Aufstellern ist eine konturscharfe Schneidlinie entlang der bedruckten Fläche wichtig. Der Laserstahl erlaubt dabei auch feinste Aussparungen, für die ein Fräskopf einfach zu groß wäre.“

Die Kunst des Schneidens

Um mit bedruckten Platten 3D-Effekte zu erzeugen, müssen oft unterschiedliche Ausschnitte miteinander kombiniert werden. Durch den exakten Laserschnitt lassen sich die Einzelteile perfekt passend ohne Klebstoff ineinanderfügen und problemlos wieder zerlegen. Bei anderen Aufgaben wie dem Ausschneiden von Schablonen für die Kennzeichnung mit Farbe, ist eine sehr feine Linienführung möglich. „Da die Einrichtung des Lasers relativ einfach ist, lassen sich unterschiedliche Schnittmuster kombinieren bzw. Reststücke und größere Ausschnitte für kleinere Produkte aufarbeiten. Das senkt sowohl die Kosten als auch das Abfallaufkommen enorm“, so Ditcher weiter. „Wir sind nun noch flexibler bei der künstlerischen Gestaltung von Messeobjekten oder ausgefallenen Werbeobjekten und können zudem noch schneller auf Kundenwünsche reagieren.“ Per Laser lassen sich auch filigrane Kunstwerke z.B. zur Außenfassadengestaltung vorbildgetreu ausschneiden oder die Ausstattung von Räumen durch Formteile oder Konturbilder verbessern. Da praktisch kein Abfall beim Schneiden anfällt und die Materialausnutzung sehr gut ist, schont die Laserfertigung nebenbei auch noch Umwelt und Geldbeutel.