DIY – Heimwerker

Funktion und Anwendungsgebiete von Laserschneidern

DIY / Heimwerker:  Im Bereich der Metallbearbeitung und -Gestaltung erfreut sich vor allem das sogenannte Laserschneiden einer zunehmenden Beliebtheit. Doch was genau hat es damit auf sich? Wie funktioniert es und wie genau wird es angewandt? Ein Überblick.

 

Die Geschichte des Laserschneidens

Bereits im Jahre 1916 lieferte der geniale Albert Einstein die theoretischen Grundlagen für das Prinzip der sogenannten stimulierten Emission. Damit ist nichts weiter gemeint, als das gezielte Bündeln von Energie in einem Strahl. Basis des Prinzips ist, dass einem quantenmechanischen System, beispielsweise einem Atom, Energie zugeführt wird. Dies geschieht zum Beispiel durch das Absorbieren eines Photons. Infolge dessen gerät das Atom in einen angeregten Zustand und stößt mit anderen Atomen zusammen. Dies geht sukzessive in eine Kettenreaktion über, die das Bündeln von Energie ermöglicht.

Auf Grundlage der stimulierten Emission entwickelte der US-Amerikaner Theodore Maimann im Jahre 1960 einen Laser-Apparat, den sogenannten Rubinlaser. Das Wort Laser entstammt dabei dem US-amerikanischen Sprachgebrauch und bedeutet nichts anderes als Lichtverstärkung, die durch eine energiereiche Aussendung von Lichtstrahlen entsteht. Allerdings brauchte die Wissenschaft noch circa zehn weitere Jahre, um das Verfahren des Lasers zu optimieren. Erst Anfang der 1970er Jahre wurden Laserschneider in bereits vorhandene Maschinenkonzepte integriert.

Wie genau funktioniert das Laserschneiden?

Zunächst muss ein Laserstrahl, um auch Materialien damit schneiden zu können, gebündelt und geformt werden. Allerdings muss er auch geführt werden, um als industrielles Werkzeug dienen zu können. Trifft dies nicht zu, ist ein Laserstrahl nichts weiter als ein einfacher Lichtstrahl, der keinen physischen Einfluss auf seine Zielrichtung nehmen kann.

Wichtig sind hier die physikalischen Eigenschaften des Laserlichts. Dafür muss das Licht streng monochromatisch sein. Das bedeutet, dass alle Lichtwellen des Laserstrahls die gleiche Wellenlänge haben. Des Weiteren unterliegt Laserstrahlung dem Kohärenzeffekt. Dieser besagt, dass die Wellen des Strahls nicht nur gleich lang sind, sondern auch im gleichen Takt schwingen. Aufgrund dieser Taktung und der identischen Wellenlänge weitet sich ein Laserstrahl in der Anwendung nur minimal aus. Dies liegt vor allem an der Parallelität der Lichtwellen.

Die Ausweitung des Laserstrahls ist dabei augenscheinlich unvorteilhaft für die Anwendung bei präzisen Schneidevorgängen. Das Gegenteil ist jedoch der Fall. Die Leistungsdichte nimmt nämlich kreisförmig vom Mittelpunkt des Laserstrahls nach außen ab. Man nennt dies auch die Gaußverteilung, benannt nach dem Mathematiker Carl Friedrich Gauß. Durch sie können Schneidearbeiten berührungslos und höchst präzise ausgeführt werden. So kann man auch feinste Konturen oder Strukturen mit größter Präzision erzeugen.

Welche Vorteile hat das Laserschneiden?

Ein weiterer essenzieller Vorteil des Laserschneidens ist, dass die Wärmeeinflusszone eines Laserstrahls nur sehr gering ist. Dies bedeutet, dass das Material, das mit dem Laserschneider bearbeitet wird, nur lokal und in sehr geringem Ausmaß erwärmt wird. Dadurch können auch Materialien wie beispielsweise Plastik, die bei Wärme schnell schmelzen können, bestens von Laserschneidern bearbeitet werden.

Aus all diesen Gründen gilt das Verfahren des Laserschneidens als exakt, schnell und qualitativ hochwertig. Es kann vielfältig angewandt werden, während meist nur geringe Nachbearbeitungen notwendig sind. Laserschneider arbeiten produktiv und wirtschaftlich bei jeglichen Anwendungen, auch für alltägliche Produkte. Dazu gehören beispielsweise der Haushalt, Möbel oder Dekorationen. Doch auch im Fahrzeug- und Flugzeugbau wird das Laserschneiden häufig angewandt.

Quelle: Tipps24-Netzwerk - HR
Foto: Pixabay / CCO Public Domain / jarmoluk