Faserlaser-Schneidmaschine: Ideal für metallische Materialien von 1–50 mm

Schneidstärken bei Faserlasern (1–50 mm)

Faserlaser-Schneidanlagen bieten optimale Leistung im Dickenbereich von 1–50 mm für Metalle wie Baustahl, Edelstahl und Aluminium. Ihre Präzision und Geschwindigkeit machen sie ideal für industrielle Anwendungen, die saubere Schnitte in diesem Bereich erfordern.

Der Schneidbereich von 1–50 mm für Metalle: Hier zeichnen sich Faserlaser aus

Faserlaser erreichen ihre maximale Effizienz beim Bearbeiten von Metallen zwischen 1 mm und 30 mm. Bei Dicken unter 10 mm schneiden diese Systeme Kohlenstoffstahl mit 25 m/min und einer Genauigkeit von ±0,1 mm. Im mittleren Dickenbereich (10–25 mm) hält eine 6-kW-Maschine Geschwindigkeiten von 1,5–3 m/min aufrecht und bewältigt dabei komplexe Geometrien.

Einfluss der Laserleistung (500 W–40 kW) auf die maximale Schneiddicke

Eine höhere Laserleistung korreliert direkt mit einer größeren Schneidkapazität, wobei der Materialtyp eine entscheidende Rolle spielt:

Laserleistung	Kohlenstoffstahl	Edelstahl	Aluminium
3KW	16mm	8mm	6mm
6Kw	25mm	16mm	14mm
12KW	40mm	30mm	25mm

Ein 40-kW-Faserlaser kann 50 mm Kohlenstoffstahl schneiden, benötigt jedoch Sauerstoff als Zusatzgas und reduzierte Geschwindigkeiten unterhalb von 0,5 m/min.

Abnehmende Erträge ab 30 mm: Die praktischen Grenzen von Hochleistungs-Faserlasern

Obwohl Schnitte im Bereich 30–50 mm technisch möglich sind, sinkt die Effizienz stark:

• Die Schneidgeschwindigkeiten verringern sich um 60 % im Vergleich zu Materialien mit 25 mm Dicke
• In 85 % der Fälle ist eine sekundäre Nachbearbeitung zur Erzielung der gewünschten Kantenqualität erforderlich (Kirin Laser 2024)
• Der Energieverbrauch verdreifacht sich im Vergleich zum Plasmaschneiden bei Dicken über 35 mm

Wenn 50 mm die Schwelle darstellen: Materielle und effizienzbedingte Einschränkungen

Sogar 40-kW-Fasermaser stoßen bei 50 mm auf harte Grenzen:

• Edelstahl erreicht ohne Stickstoffspülsysteme maximal 30 mm
• Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium beschränkt Schnitte auf 25 mm
• Messing und Kupfer überschreiten aufgrund der Reflektivität selten 15 mm

Diese Grenzen machen Fasermaser zur besten Wahl für Betriebe, die Präzision höher gewichten als die Bearbeitung extrem dicker Materialien.

Kompatible Metalle für Fasermaser-Schneidanlagen

Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Messing effektiv schneiden

Faserlaser-Schneidanlagen erzielen hervorragende Ergebnisse beim Bearbeiten gängiger Industriemetalle. Bei Kohlenstoffstahlblechen mit einer Dicke von 0,5 bis 30 mm verwenden die Bediener typischerweise Sauerstoff als Zusatzgas, um saubere Schnittkanten zu erhalten. Edelstahl stellt jedoch andere Anforderungen. Bleche zwischen 0,1 und 20 mm benötigen statt Sauerstoff Stickstoff, um eine Oxidation während des Schneidvorgangs zu verhindern. Bei Aluminiumlegierungen, die bis zu 25 mm Dicke erreichen können, wird die Situation schwieriger. Diese Materialien benötigen mindestens 6 kW Leistung in Kombination mit Stickstoffgas, da sie den Laserstrahl stark reflektieren. Noch komplexer wird es bei Kupfer- und Messingmaterialien bis zu 15 mm Dicke. Diese Metalle erfordern ultrahohe Laserleistungen ab 6 kW sowie spezielle Einrichtungen, sogenannte Anti-Rückreflexionssysteme, da sie von Natur aus sehr reflektierend sind. Ohne diese Vorkehrungen funktioniert der Schneidprozess einfach nicht ordnungsgemäß.

Material	Optimale Dicke	Assist Gas	Schlüsselanforderung
Kohlenstoffstahl	1–30mm	Sauerstoff	1–4kW Leistungsbereich
Edelstahl	1–20mm	Stickstoff	Höhere Strahlqualität für Kanten
Aluminium	1–25mm	Stickstoff	6 kW Leistung zur Kompensierung der Reflektivität
Kupfer/Bronze	1–15 mm	Stickstoff	Rückreflexionsschutz

Leistungsvergleich zwischen Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl und Nichteisenmetallen

Bei der Bearbeitung von Kohlenstoffstahl liegt die optimale Schnittgeschwindigkeit bei dünnen 1-mm-Platten zwischen etwa 12 und 18 Metern pro Minute. Bei dickeren Materialien bis zu 30 mm müssen die Vorschubraten jedoch erheblich auf ungefähr 0,3 bis 0,8 Meter pro Minute reduziert werden. Edelstahl stellt ganz andere Herausforderungen dar. Bei einer üblichen Dicke von 5 mm liegen die Schnittgeschwindigkeiten im Allgemeinen zwischen 2 und 4 Metern pro Minute, was jene nahezu spiegelglatten Kanten ergibt, die viele Hersteller wünschen. Aluminium erfordert besondere Aufmerksamkeit, da es etwa 30 Prozent langsamere Schnittgeschwindigkeiten als normaler Stahl benötigt, um unerwünschtes Schmelzen und Verzug während des Prozesses zu vermeiden. Die Situation wird noch interessanter bei NE-Metallen wie Kupfer, wo typische Schnittgeschwindigkeiten bei 3 mm dicken Platten bei nur etwa 1,2 Meter pro Minute liegen, da diese Materialien einfach nicht so effizient Energie absorbieren wie ihre Eisenwerkstoffe.

Bewältigung von Reflexionsproblemen bei Kupfer und Messing

Moderne Faserlaser verringern die Reflexion durch gepulste Schneidmodi und schützende Beschichtungen entlang des Strahlengangs. Hochleistungssysteme mit 8–12 kW erreichen bei 3 mm dickem Kupfer eine Energieabsorption von 92 % im Vergleich zu 65 % bei 4-kW-Modellen und reduzieren so das Reflexionsrisiko um 40 %. Die Bediener sollten mattierte Bleche und kollimierte Strahlen verwenden, um die Rückreflexion während der Bearbeitung von Messing weiter zu minimieren.

Laserleistung im Verhältnis zur Schneideffizienz: Leistung auf Materialdicke abstimmen

Höhere Leistung = Dickere Schnitte & Schnellere Geschwindigkeiten: Das Kernprinzip

Die Leistung von Faserlaserschneidanlagen hängt stark davon ab, die Leistungsstufen auf die Materialstärke abzustimmen. Nehmen wir beispielsweise eine 6-kW-Maschine im Vergleich zu einer 3-kW-Maschine bei der Bearbeitung von 12-mm-Kohlenstoffstahlplatten. Das leistungsstärkere System kann die Arbeit etwa 40 % schneller erledigen, was zeigt, warum Hersteller ihre Ausrüstung häufig aufrüsten, wenn sie mit dickeren Materialien arbeiten. Dieses Grundprinzip gilt auch für verschiedene Metallarten. Wenn wir die Leistung in Watt erhöhen, wird der Schnitt um etwa 0,1 mm schmäler, ohne dass sich die Geschwindigkeit wesentlich verringert, besonders auffällig bei Blechen mit einer Dicke zwischen 10 und 25 mm. Betriebe, die diesen Zusammenhang verstehen, erzielen tendenziell bessere Ergebnisse und sparen Zeit bei ihren Projekten.

Mindestleistungsanforderungen für dünne (1–10 mm) gegenüber dicken (25–50 mm) Metallen

Laserleistung	Effektive Dicke	Optimale Geschwindigkeit (m/min)
1–3 kW	1–8 mm	8–12
6–8 kW	10–25 mm	4–6
15–20 kW	25–40 mm	1.5–3

Bei 50 mm Edelstahl erzielen 20-kW-Laser Schneidgeschwindigkeiten, die um den Faktor 3,5 höher sind als bei 15-kW-Modellen, doch die Kantenqualität nimmt ab 35 mm aufgrund der Plasma-Bildung ab. Dünne Metalle (1–5 mm) benötigen mindestens 500 W, um thermische Verzerrungen zu vermeiden, während 25 mm Aluminium 4 kW für saubere Schnitte erfordern.

Laser mit niedriger bis mittlerer Leistung (1–25 mm): Kostenoptimierte Lösungen für gängige Anwendungen

Lasersysteme im mittleren Leistungsbereich (3–6 kW) dominieren die Automobil- und HLK-Branche und bieten eine ausgewogene betriebskosten von 18–32 $/Stunde mit hoher Präzision. Diese Laser bearbeiten 90 % der gängigen Blechbearbeitungsanwendungen und erreichen Toleranzen von ±0,05 mm bei Baustahl mit einer Dicke von 1–10 mm. Ihre Energieeffizienz von 82–89 % übertrifft die von Plasmaschneidanlagen in dünnblechbezogenen Anwendungen um 35 %.

Ist 40 kW besser als 20 kW für Schnitte bei 50 mm? Der Leistungsmythos entlarvt

Der Sprung von 20-kW- auf 40-kW-Laser bedeutet zwar etwa ein Viertel schnellere Schnitte bei 50-mm-Kohlenstoffstahl, doch die meisten Betriebe finden die zusätzlichen 220.000 USD schwer zu rechtfertigen angesichts solch geringfügiger Verbesserungen. Die meisten Hersteller, die mit Materialien bis zu einer Dicke von 35 mm arbeiten, benötigen ohnehin nichts Leistungsfähigeres als ein Standard-20-kW-System. Diese Maschinen bearbeiten 30-mm-Edelstahl mit etwa 1,2 Metern pro Minute, was für reguläre Produktionsläufe mehr als ausreichend schnell ist, ohne wie die leistungsstärkeren Alternativen große Mengen Gas zu verbrauchen. Und bei der Bearbeitung dickerer Materialien über 40 mm stoßen selbst die stärksten Laser an ihre Grenzen, da das Zusatzgas nicht mithalten kann mit dem, was für effiziente Schnitte in diesen Tiefen erforderlich ist.

Optimierung der Schneidgeschwindigkeit nach Materialart und Dicke

Effektives Faserschneiden erfordert präzise Anpassungen der Geschwindigkeit basierend auf den Materialeigenschaften und der Dicke. Moderne Systeme erreichen dies durch dynamische Parameteranpassung, wodurch Produktivität und Schnittqualität bei verschiedenen Metallen ausgeglichen werden.

Kohlenstoffstahl: Geschwindigkeit vs. Dicke bei verschiedenen Leistungsstufen

Bei der Bearbeitung von Kohlenstoffstahl kann ein 2-kW-Laser Material mit einer Dicke von 5 mm mit einer Geschwindigkeit von etwa 8 Metern pro Minute schneiden und dabei saubere Schnittkanten erzeugen. Die größeren 6-kW-Systeme bewältigen auch dickere Platten und schneiden 20-mm-Stahl mit etwa 1,2 m/min. Doch beim Verdoppeln der Leistung von 4 kW auf 8 kW zeigt sich etwas Interessantes: Bei 15-mm-Stahl führt dieser Leistungszuwachs nur zu einer Geschwindigkeitssteigerung von etwa 40 %, da die lästigen Wärmeableitungsprobleme die Leistung begrenzen. Die meisten erfahrenen Bediener legen bei Materialstärken über 25 mm ohnehin mehr Wert auf eine gute Kantenqualität als auf maximale Schnittgeschwindigkeit. Aus diesem Grund reduzieren viele die Schneidgeschwindigkeit bewusst um etwa 25 bis 30 %, obwohl dies länger dauert, um die lästige Schlackenbildung zu vermeiden, die die Nachbearbeitung erheblich erschwert.

Edelstahl: Ausgewogenheit zwischen Präzision, Kantenqualität und Durchsatz

Das Schneiden von 10 mm dickem Edelstahl mit einer Geschwindigkeit von 0,8 m/min unter Verwendung von Stickstoff als Zusatzgas erzeugt oxidfreie Kanten, wobei der Durchsatz im Vergleich zum Sauerstoff-unterstützten Schneiden von Baustahl um 50 % sinkt. Aufgrund der höheren Viskosität des Materials sind 15–20 % langsamere Schnittgeschwindigkeiten gegenüber gleich dicken Baustählen erforderlich, um Turbulenzen im Schmelzbad zu vermeiden, die zu ungleichmäßigen Schnittfugen führen können.

Aluminium: Geschwindigkeitsentwicklung im Bereich von 1–50 mm

Aluminium stellt bei der Reflexion und Wärmeleitung besondere Anforderungen, weshalb die Schneidgeschwindigkeiten bei 1 mm dickem Material um etwa 35 % sinken. Bei einer Leistung von 4 kW beträgt die Geschwindigkeit lediglich 12 Meter pro Minute im Vergleich zu Kohlenstoffstahl. Die Situation verschlechtert sich bei dickeren Materialien weiter. Bei 20 mm dicken Aluminiumplatten können die Schneidgeschwindigkeiten auf nur noch 0,5 m/min fallen, da der Laser mit der schnellen Wärmeabfuhr des Metalls kämpft. Das entspricht einer verblüffenden Verringerung um 300 % im Vergleich zu Baustahl ähnlicher Dicke. Obwohl eine Hochdruckunterstützung mit Stickstoff über 20 bar dazu beiträgt, die rauen Kanten bei den fertigen Schnitten zu reduzieren, müssen die Bediener ihre Maschinen insgesamt um 10 bis 15 % langsamer betreiben, um während des gesamten Prozesses eine ausreichende Gasabdeckung sicherzustellen.

Warum eine Faserlaser-Schneidanlage für die industrielle Metallbearbeitung wählen?

Höhere Präzision, Geschwindigkeit und Vielseitigkeit gegenüber herkömmlichen Verfahren

Faserlaser-Schneidanlagen sind im Vergleich zu Plasmabrennschneid- und CO2-Systemen hinsichtlich der Geschwindigkeit deutlich überlegen und schneiden Metalle mit einer Dicke von bis zu 50 mm etwa 30 bis 50 Prozent schneller durch. Der Vorteil liegt in ihrem fokussierten Strahl, der die Wärme weniger stark verteilt. Diese Maschinen erreichen eine Genauigkeit von ±0,05 mm und erzeugen daher auch bei komplizierten Formen besonders saubere Schnittkanten. Dadurch entsteht weniger Nachbearbeitungsaufwand, was insbesondere bei Edelstahl- und Aluminiumteilen wichtig ist. Einige Tests zeigten, dass Faserlaser bei 10 mm dickem Baustahl doppelt so schnell arbeiten wie CO2-Systeme, während die Schnittbreite unter 0,15 mm bleibt. Sie bewältigen auch komplexe Formen problemlos, weshalb sie ideal für präzisionskritische Anwendungen in Automobil- und Luftfahrtindustrie sind.

Gesamtbetriebskosten: Energieeffizienz, Wartung und langfristige Ausbeute

Faserlaser verbrauchen heute etwa die Hälfte der Energie im Vergleich zu CO2-Lasern und sparen Betrieben rund 12.000 US-Dollar oder mehr pro Jahr, wenn sie mit hohen Mengen arbeiten. Diese Laser haben eine Festkörpersystembauweise, wodurch ihre optischen Komponenten wesentlich länger halten als herkömmliche Aufbauten. Das bedeutet, dass im Vergleich zu älteren mechanischen Alternativen ungefähr 70 % weniger Geld für Reparaturen ausgegeben wird. Außerdem entfallen Gasdüsen, die ersetzt oder gewartet werden müssten, sodass die Maschinen ohne Unterbrechungen weiterlaufen können. Branchenberichten zufolge erzielen die meisten Mittel-Leistungs-Systeme, die Bleche von 1 mm bis 25 mm Dicke bearbeiten, innerhalb von drei bis fünf Jahren nach dem Wechsel von konventioneller Lasertechnologie eine Amortisation.

Auswahlhilfe: Passen Sie Ihre Produktionsanforderungen von 500 W bis 40 kW ab

Bei der Bearbeitung dünnerer Materialien mit einer Dicke von 1 bis 10 Millimetern bieten Lasersysteme im Bereich von 500 Watt bis 3 Kilowatt in der Regel die beste Kombination aus Schneidgeschwindigkeit, ohne die Betriebskosten übermäßig in die Höhe zu treiben. Für dickere Metallmaterialien mit etwa 25 bis 50 mm benötigen industrielle Anwender typischerweise Maschinen mit einer Leistung zwischen 6 kW und 40 kW. Allerdings führt eine Überschreitung der 20-kW-Marke nicht immer zu besseren Ergebnissen bei verschiedenen Metalllegierungen. Ein 10-kW-Laser sei beispielsweise genannt: Er kann 25 mm Edelstahl bei Verwendung von Stickstoffgasunterstützung mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,2 Metern pro Minute durchtrennen und hält dabei die stündlichen Stromkosten unter fünfzehn Dollar. Die meisten großen Gerätehersteller konzipieren ihre Systeme heute modular, sodass Betriebe ihre Kapazitäten schrittweise erweitern können, anstatt komplette Anlagen ersetzen zu müssen. Dadurch können Fertigungsstätten mit kleinen Prototypenserien auf leichtem Material beginnen und sich später schrittweise zur Bearbeitung schwerer Platten entwickeln, ohne ihre bestehende Infrastruktur vollständig umstellen zu müssen.

Häufig gestellte Fragen

Welche Materialien eignen sich für das Schneiden mit Faserlasern?

Das Schneiden mit Faserlasern ist effektiv für Metalle wie Baustahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Messing. Verschiedene Metalle erfordern spezifische Zusatzgase und Laserleistung, um ein präzises Schneiden zu gewährleisten.

Wie beeinflusst die Laserleistung die Schnittdicke?

Eine höhere Laserleistung ermöglicht dickere Schnitte. Die Dicke hängt jedoch auch von der Art des Materials ab. Ein 40-kW-Faserlaser kann beispielsweise bis zu 50 mm Baustahl schneiden, benötigt dafür aber eine spezielle Gasunterstützung und geringere Geschwindigkeiten.

Welche Effizienzeinschränkungen gibt es beim Schneiden von Metallen über 30 mm mit Faserlasern?

Die Effizienz nimmt bei Dicken über 30 mm deutlich ab, da die Schneidgeschwindigkeiten sinken und der Energieverbrauch steigt. Um die Kantenqualität aufrechtzuerhalten, kann eine nachträgliche Nachbearbeitung erforderlich sein.

Gibt es Kostenvorteile bei der Verwendung von Faserlaserschneidanlagen?

Faserlaser-Schneidmaschinen bieten im Vergleich zu CO2-Lasern eine hohe Energieeffizienz und geringere Wartungskosten. Sie ermöglichen schnellere Bearbeitungsgeschwindigkeiten und sauberere Schnitte, was zu Kosteneinsparungen bei Hochvolumenoperationen beiträgt.