Vergleich

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Vier Gründe warum konventionelles Laserschneiden niemals das Leistungsvermögen des wasserstrahlgeführten Lasers erreichen wird.
       
 
Hochdruck Wasserstrahl
Laser
Laser MicroJet®
Energiemedium Wasser Licht 1064 nm; 10.6 µm Licht (kein Wasserstrahl)532 nm; 1064 nm
Energiequelle für Abtragen Hochdruck-Pumpe 3000-4000 bar Festkörper Laser; Gas Laser Festkörper Laser
Energieübertragung Hochdruck Leitungen Glasfaser-Übertragung; Strahl wird durch Spiegel geleitet (Flying Optics) Licht wird durch Glasfaser übertragen, erlaubt eine grosse Flexibilität
Material Austrieb Hochdruck Wasserstrahl Gasstrahl, daher zusätzlich Gas erforderlich Wasserstrahl, System arbeitet ohne Gas
Abstand zwischen Düse und Material und maximal zulässige Toleranz Etwa 3 mm ± 1 mm, Distanz Sensor, Regulierung und Z-Achse notwendig Etwa 0,5 mm ± 0,1 mm, Distanz Sensor, Regulierung und Z-Achse notwendig 0 -100 mm, Distanz Sensor, Regulierung und Z-Achse nicht notwendig
Der Laser MicroJet® kombiniert die Vorteile des Wasserstrahl-Schneidens (kalt, grosse Arbeitsdistanz) mit denen des Laser-Schneidens (präzise, schnell).

 
Hochdruck Wasserstrahl
Laser
Laser MicroJet®
Maschinenaufstellung Arbeitsbereich und Pumpe können getrennt aufgestellt werden Laserquelle normalerweise in der Maschine integriert Arbeitsbereich und Laser und/oder Pumpe können bei Glasfaser Übertragung getrennt aufgestellt werden
Typische Tischgrösse 2500 x 1250 mm bis 4000 x 2000 mm 300 x 300mm bis 1000 x 600mm; 2500 x 1250 mm bis 6000 x 2000 mm 300 x 300 mm bis 1000 x 600 mm
Typische Laser/Strahlausgangsleistung 4 kW - 17 kW (4000 bar) 100 - 400 W; 1500 W - 2800 W 50 W - 300 W
Haupt-Anwendungen Schneiden, Abtragen, Strukturieren Schneiden, Bohren, Gravuren, Abtragen, Strukturieren, Schweissen Schneiden, Bohren, Gravuren, Abtragen, Strukturieren
3D-Schnitt Nur teilweise möglich aufgrund des Problems der Absorption der verbleibenden Energie Schwierig, aufgrund der starren Strahlführung und Distanzregulierung Kein Problem dank Glasfaser Übertragung und grosser Arbeitsdistanz
Materialien, die geschnitten werden können Alle Materialien Alle Metalle, Kunststoffe, Glas, Holz, Keramik Alle Metalle, Halbleiter, Keramik, superharte Materialien
Materialkombinationen Möglich ohne Ausnahme Materialien mit unterschiedlichem Schmelzpunkt können kaum geschnitten werden Möglich, wenn die Absorption ausreichend ist
Sandwich Struktur mit Abstand Begrenzt (Gefahr Delamination) Nicht möglich Möglich bis zu einer Distanz von 50 mm
Der Laser MicroJet® ist besonders geeignet für die hoch-präzise Bearbeitung von dünnem Material mit vernachlässigbar geringem Temperatureinfluss.


 
Hochdruck Wasserstrahl
Laser
Laser MicroJet®
Schneidmaterial mit eingeschränktem Zugang Eingeschränkt aufgrund kurzer Distanz zwischen Düse und Material Selten möglich aufgrund kleiner Distanz und grosser Hitzeentwicklung In vielen Fällen möglich dank der grossen Arbeitsdistanz
Materialeigenschaften beeinflussen den Prozess Materialhärte Absorptionseigenschaften von Material bei 1064 nm oder 10.6 µm Absorptionseigenschaften von Material bei 532 nm oder 1064 µm
Materialdicke, bei der der Prozess ökonomisch ist 10 - 50 mm 0.1 - 10 mm (abhängig vom Material) 0,001 -5 mm (abhängig vom Material)
Wichtigste Anwendungen Schneiden von Keramik, Stein und Metall grösserer Dicke Schneiden von flachem Stahlblech mittlerer Dicke Präzisionsschnitt von empfindlichem, dünnem Material mit vernachlässigbar geringem Temperatureinfluss
Die Betriebskosten des Laser MicroJet® sind tiefer als bei herkömmlichen Verfahren.


 
Hochdruck Wasserstrahl
Laser
Laser MicroJet®
Verschleissteile Wasserstrahl Düse, Hochdruckkomponente (Ventile, Leitungen, Dichtungen) Schutzglas, Gas, Düsen, Staub- und Partikelfilter Lampe, Schutzglas, Filter für Wasser
Mittlerer Verbrauch des kompletten Systems

20 kW Pumpe:
El. Leistung 22 – 35 kW, Wasser: 150 l/h, Abrasivmittel: 36 kg/h, Entsorgung des Materials

1500W CO2 Laser:
El. Leistung: 24 – 40 kW, Lasergas (CO2, N2, He): 2-16 l/h, Schneidgas (O2, N2): 500 - 2000 l/h

200 W Nd:YAG Laser:
El. Leistung: 15 kW, Wasser: 6 l/h

Der Laser MicroJet® ist besonders geeignet für hochpräzisen Schnitte und schwierige Bearbeitungsaufgaben.


 
Hochdruck Wasserstrahl
Laser
Laser MicroJet®
Kleinster Schnittspalt: 0.5 mm 0,15 mm, abhängig von Schnittgeschwindigkeit 0,025 mm, unabhängig von Schnittgeschwindigkeit
Erscheinungsbild der Schnittoberfläche Wie sandgestrahlt, abhängig von Schnittgeschwindigkeit geriffelte Struktur Wie sandgestrahlt, unabhängig von Schnittgeschwindigkeit
Parallelität der Schnittkanten Gut; "Nachlauf“ Effekt in Kurven Gut; gelegentlich konische Kanten Sehr gut
Prozessgenauigkeit: Etwa 0,1 mm Etwa 0,05 mm < 0.005 mm
WEZ Keine WEZ WEZ Virtuell keine WEZ
Thermische Belastung des Materials Keine Deformation, Anlassen und strukturelle Veränderungen Virtuell keine strukturellen Veränderungen
Kräfte, die beim Prozess auf das Material einwirken Hoch: dünne, kleine Teile können somit nur eingeschränkt bearbeitet werden Gasdruck verursacht Probleme bei dünnen Werkstücken ("Flattern"), Distanz nicht stabil Sehr gering, erlaubt somit problemfreie Verarbeitung sehr feiner Werkstücke
Der Laser MicroJet® ist besonders geeignet für die hoch-präzise Bearbeitung von auf Deformation und Hitze empfindlich reagierende Materialien.


 
Hochdruck Wasserstrahl
Laser
Laser MicroJet®
Persönliche Sicherheitsanforderungen Schutzbrille, Ohrenschutz, Schutz gegen Kontakt mit dem Wasserstrahl Besonderer Laser-Schutzbrille erforderlich Besonderer Laser-Schutzbrille erforderlich, Wasserstrahl nicht gefährlich
Erzeugung von Rauch und Staub Wasserspritzer, mit Partikeln kontaminiert Kommt vor; Kunststoffe und gewisse Metallarten erzeugen giftige Gase Gering, da kein Schneidgas benutzt wird und die Mehrheit vom Wasser absorbiert wird
Geräuschentwicklung Hoch Mittel Gering
Verschmutzung der Maschine Hoch Gering Sehr gering
Schnittabfall Grosse Mengen von Schnittabfall durch Verwendung von Abrasivmitteln Schnittabfall vornehmlich in Form von Staub; Absaugen und Filtern erforderlich Schnittabfall vornehmlich duch Wasser abgeführt
Der Laser MicroJet® ermöglicht eine verschmutzungsfreie Produktions.
   


 
Hochdruck Wasserstrahl
Laser
Laser MicroJet®
Erfinder

Dr. N. Franz
(McCartney, USA),
1970

Laser: T.H. Maimann
(USA), 1960
Laser Verfahren: 1963
CO2 Laser: 1968
Dr. B. Richerzhagen
(EPFL, Schweiz), 1994
Erste industrielle Maschine 1971 - Ingersoll-Rand, USA, 1985 mit Abrasiv-Wasserstrahl 1965, USA 1997, Synova, Schweiz
Zukünftige Entwicklungen Virtuell keine neuen Entwicklungen, da praktisch ausgeschöpft Virtuell keine neuen Entwicklungen, da praktisch ausgeschöpft Grössere Entwicklungen möglich, wie etwa mit Laserdioden als Pumped Light Source oder direkte Laserquelle
Erweiterung von existierenden Maschinen mit Laserwasserstrahlführung (MicroJet®) Nicht empfohlen Leicht mit Nd:YAG Testkörper Laser zu realisieren  
Der Laser MicroJet® bedeutet eine neue, moderne Technologie mit enormem Potential für zukünftige Entwicklungen.