Der Laser, der durch seine hohe Energie und Materialwirkung die Bearbeitungseffekte erzielt, ist die einfachste Methode zur Bearbeitung von Metallen und stellt die am weitesten entwickelte und am weitesten verbreitete Technologie auf dem Markt dar. Zu den am häufigsten verwendeten Materialien zählen Eisenblech, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Kupfer, Aluminiumlegierungen usw. Eisenblech und Kohlenstoffstahl werden vorwiegend für Metallrahmenteile wie Automobile, Baumaschinenkomponenten und Rohrleitungen eingesetzt und erfordern daher höhere Schneid- und Schweißleistungen. Edelstahl hingegen findet häufig Verwendung in Badezimmer- und Küchengeräten sowie Schneidwerkzeugen; hier sind die Anforderungen an die Materialstärke nicht so hoch, und Laser mittlerer Leistung sind ausreichend.
Chinas Wohnungsbau und diverse Infrastrukturprojekte haben sich rasant entwickelt, und es werden große Mengen an Baumaterialien verwendet. So verbraucht China beispielsweise die Hälfte des weltweiten Zements und ist der größte Stahlverbraucher der Welt. Baumaterialien zählen zu den Säulen der chinesischen Wirtschaft. Da Baumaterialien aufwendige Bearbeitungsprozesse erfordern, stellt sich die Frage nach den Anwendungsmöglichkeiten der Lasertechnologie in diesem Bereich. Derzeit werden hauptsächlich hydraulische Scheren oder Schleifmaschinen für die Bewehrung von Fundamenten und Tragkonstruktionen eingesetzt. Laser werden hingegen vermehrt bei Rohren, Türen und Fenstern verwendet.
Laserbearbeitung von Metallrohren für den Bau von Wasser-, Gas-/Erdgas-, Abwasser- und Zaunleitungen sowie von verzinkten Stahl- und Edelstahlrohren. Angesichts der steigenden Anforderungen an Festigkeit und Ästhetik von Rohren im Bauwesen sind auch die Anforderungen an die Rohrzuschnitte gestiegen. Rohre werden üblicherweise in Fabriken mit einer Länge von 10 oder sogar 20 Metern gefertigt. Für die verschiedenen Anwendungsbereiche müssen sie jedoch in Teile unterschiedlicher Formen und Größen weiterverarbeitet werden, um den Bedürfnissen verschiedener Branchen gerecht zu werden.
Die Laserschneidtechnologie hat sich in der Rohrindustrie rasant etabliert und eignet sich hervorragend zum Schneiden von Metallrohren aller Art. Sie zeichnet sich durch hohe Automatisierung, Effizienz und Ausbeute aus. Bei Wandstärken von Baustoff-Metallrohren von in der Regel unter 3 mm reichen 1000 Watt Laserleistung zum Schneiden aus; mit über 3000 Watt lässt sich sogar Hochgeschwindigkeitsschneiden realisieren. Während das Trennen eines Edelstahlrohrs mit einer Schleifscheibe früher etwa 20 Sekunden dauerte, benötigt man mit dem Laser nur 2 Sekunden – eine enorme Effizienzsteigerung. Daher haben Laserschneidanlagen in den letzten vier bis fünf Jahren viele traditionelle mechanische Schneidverfahren ersetzt.
Das Laserschneidverfahren für Rohre ermöglicht es, traditionelle Bearbeitungsprozesse wie Sägen, Stanzen und Bohren in einer Maschine zu automatisieren. So lassen sich Rohre, Bohrungen, Konturen und Muster schneiden. Für den Laserschneidprozess müssen lediglich die erforderlichen Spezifikationen in den Computer eingegeben werden; die Maschine erledigt den Schneidvorgang automatisch, schnell und hocheffizient. Automatische Zuführung, Klemmung, Drehung und Nutenschneiden sind möglich. Das Verfahren eignet sich für runde, quadratische und flache Rohre. Laserschneiden erfüllt nahezu alle Anforderungen an das Rohrschneiden und ermöglicht so eine effiziente Bearbeitung.
Türen und Fenster sind ein wichtiger Bestandteil der chinesischen Bauindustrie. Jedes Haus benötigt Türen und Fenster. Aufgrund der enormen Nachfrage und der jährlich steigenden Produktionskosten steigen auch die Anforderungen an die Verarbeitungseffizienz und Qualität der Produkte. Türen und Fenster, Einbruchschutzgitter, Geländer und andere Bauteile bestehen größtenteils aus Edelstahl, hauptsächlich Stahlplatten und Rundrohren mit einer Dicke von unter 2 mm. Hochwertiges Schneiden, Aushöhlen und Musterschneiden von Edelstahlplatten und Rundrohren lässt sich durch Lasertechnologie an der Öffnungsseite realisieren. Das handgeführte Laserschweißen ist heutzutage sehr komfortabel. Es wird zum nahtlosen Verschweißen von Metallteilen für Türen und Fenster eingesetzt. Im Gegensatz zum Punktschweißen entstehen keine Spalten und Lötstellen mehr, wodurch die Gesamtleistung der Türen und Fenster verbessert und ihre Optik optimiert wird.
Der jährliche Verbrauch von Türen und Fenstern, Einbruchschutzgittern und Geländern ist enorm. Mit kleinen und mittleren Laserleistungen lassen sich Schneid- und Schweißverfahren realisieren. Da diese Produkte jedoch meist individuell an die Hausgröße angepasst und von kleinen Tür- und Fensterbaubetrieben oder Innenausbaufirmen montiert werden, dominieren nach wie vor traditionelle Verfahren wie Schleifscheibentrennen, Lichtbogenschweißen und Brennschweißen. Das Potenzial für die Laserbearbeitung, diese traditionellen Technologien zu ersetzen, ist enorm.
Möglichkeiten der Laserbearbeitung nichtmetallischer Baustoffe: Nichtmetallische Baustoffe, hauptsächlich Keramik, Stein und Glas, werden bisher hauptsächlich mit Schleifscheiben und mechanischen Messern bearbeitet. Diese Verfahren erfordern manuelle Bedienung und Positionierung, was zu großen Mengen an Staub, Spänen und Lärm führt und ein erhebliches Gesundheitsrisiko birgt. Daher sind immer weniger junge Menschen bereit, diese Arbeiten auszuführen. Da diese drei Baustoffarten einsturz- oder bruchgefährdet sind, ist die Laserbearbeitung von Glas bereits weit entwickelt. Die Zusammensetzung von Glas, insbesondere Silikate und Quarz, ermöglicht eine gute Reaktion mit dem Laserstrahl und somit einen effektiven Schneideffekt. Die Glasbearbeitung ist Gegenstand zahlreicher Diskussionen. Keramik und Stein hingegen werden derzeit kaum mittels Laser geschnitten, was weiterer Forschung bedarf. Mit der richtigen Wellenlänge und Laserleistung lassen sich auch Keramik und Stein staubarm und geräuscharm bearbeiten. Es ist zu hoffen, dass in Zukunft inländische Unternehmen diesen Durchbruch erzielen werden.
Erforschung der Laserbearbeitung vor Ort: Auf Baustellen im Wohnungsbau, bei Autobahn-, Brücken- und Gleisbauprojekten sowie anderen Infrastrukturprojekten müssen große Mengen an Material vor Ort verlegt werden. Die Bearbeitung von Werkstücken mit Lasergeräten findet häufig in der Werkstatt statt, bevor die Werkstücke zum Einsatzort transportiert werden. Daher könnte die Erforschung der Echtzeitbearbeitung direkt vor Ort ein wichtiger zukünftiger Entwicklungszweig für Lasertechnologie sein.
Veröffentlichungsdatum: 14. März 2023
