Fiber Lasersnijder verkoop & Service

Wat is lasersnijden en hoe werkt het?

Lasersnijden is de laatste decennia enorm gestegen in populariteit. Het is dan ook een enorm veelzijdige technologie die bijna grenzeloos lijkt. Lasers snijden de siliconen in microchips, worden gebruikt voor oogoperaties en snijden fururistische materialen voor de ruimtevaart, om maar even aan te geven hoe breed het werkingsgebied kan zijn.

Toch is er nog heel veel dat mensen niet weten over lasersnijden. In dit artikel brengen we je de basics bij.

Wat is lasersnijden?​

LASER staat voor “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Er zijn verschillende methodes om een laser te maken, maar de essentie is altijd hetzelfde. Een lichtbron wordt gebruikt om een stroom van photonen te creeëren. Deze stroom wordt door reflectie en lenseffecten versterkt tot een gerichte laserstraal. Er wordt een evenwijdige bundel uitgezonden. Met deze lichtstraal worden materialen gesmolten, verbrand of verdampt en dit biedt verschillende toepassingen om meterialen te bewerken.

Je hebt dit effect in het dagelijks leven ook al wel meegemaakt. Denk aan een vuurtje starten met een vergrootglas. Een lichtbundel wordt door het vergrootglas samengebracht in één punt. Daar heeft het een zeer hoge intensiteit. Een laser werkt op hetzelfde principe. Dit stelt hem in staat om door verschillende materialen te snijden.

Lasersnijder graveren

Wat gebeurt er met het materiaal tijdens het lasersnijden?​

Er zijn verschillende manieren dat een laser een snede kan maken. Het hangt allemaal af van het gesneden materiaal en de instellingen van de lasersnijmachine.

Verdampen​

Het woord verdampen wordt in de volksmond voornamelijk gebruikt wanneer een vloeistof overgaat naar een gas. Een materiaal smelt en verdampt vervolgens. Bij lasersnijden wordt met verdampen echter bedoeld dat de vloeistoffase overgeslagen wordt. Het materiaal gaat dus van vaste vorm direct naar een gasvorm.

Wanneer het materiaal de energie absorbeerd die door contact met de laserbron gemaakt wordt, is er geen tijd om eerst te smelten. Er wordt eerst een snede gemaakt. Op het snij oppervlak is de absorptie zo groot dat het materiaal nog sneller verdampt en dat erodeert de snijkant nog sneller terwijl materiaal in gasvorm weggewerkt wordt.

Verdampen is vooral van toepassing wanneer we plastics hout, papier of textiel gaan snijden omdat een lage hoeveelheid energie al snel zorgt voor een faseovergang van het materiaal.

Smelten

Bij materialen smelten daarentegen gaat de vloeistoffase van het materiaal niet overgeslagen worden. We gaan vast materiaal veranderen in een vloeistof en zo een snijproces tewerkstelligen. Smelten heeft beduidend minder energie nodig. Er is tot tien keer minder laservermogen nodig om een werkstuk te smelten dan om het te verdampen. Smelten is dus zeer geschikt voor laag vermogen lasersnijders.

Het gesmolten materiaal wordt vervolgens verwijderd door het weg te blazen met een gasstraal uit de snede. Hiervoor gebruikt men verschillende gassen. Ze zijn allemaal niet-reactief zoals helium, argon of stiktstof.

Wegens de lage intensiteit is het vooral geschikt voor niet oxiderende materialen zoals roestvrij staal, aluminium, titanium en verschillende metalen en metaal legeringen.

Reactief lasersnijden

Zoals hierboven al vermeld wordt bij smelten het gesmolten materiaal verwijderd door een gasstraal van een niet reactief gas. Er zijn echter ook processen die een reactief gas gebruiken om het snijproces bij te staan.

Eerst gaat een laserstraal het materiaal smelten. Wanneer het smelt wordt er een reactief gas in de snede geblazen (meestal zuurstof). Het materiaal reageert vervolgens met dit gas. Er ontstaat een exotherme reactie wat betekent dat er nog meer hitte wordt vrijgegeven. Hierdoor wordt het verder smelten nog in de hand gewerkt. Het is zeer geschikt en wordt voornamelijk gebruikt voor het snijden van metalen.

Metaal vergt over het algemeen een hoog vermogen om te snijden. 60% van de totale snijenergie wordt in dit geval echter geproduceerd door de reactie tussen het metaal en het reactief gas. Een serieuze besparing. En daarnaast wordt het gesmolten metaal, net zoals bij het normale smeltproces, tegelijk weggeblazen uit de snede.

Er is nog een bijkomend voordeel aan deze techniek. Niet alleen kan je dus meer doen met lasersnijmachines met een lager vermogen, ook de snijsnelheid is beduidend hoger. Het nadeel is dan weer dat het proces gebasseerd is op een chemische reactie. Dit in combinatie met de hogere snijsnelheid verlaagt de snijkwaliteit aanzienlijk in vergelijking met het gebruik van een niet reactief gas.

Reactief lasersnijden wordt voornamelijk gebruikt om stalen te snijden die rijk zijn aan koolstof of titanium en andere metalen die makkelijk oxideren.

Lasersnijder aan het werk

Thermische stress breuk​

Bij een thermische stress breuk wordt de lasersnijmachine gebruikt om het materiaal op te warmen om zo lokaal interne spanningen te veroorzaken. Na de passage van de laser koelt het materiaal terug af en dit zorgt voor interne krachten in het materiaal. In sommige machines worden koelmiddelen gebruikt om deze spanningen verder in de hand te werken.

Wanneer deze interne spanningen groot genoeg zijn ontstaat er een barst die het materiaal op die plaats van mekaar losmaakt. De beweging van de laserstraal stuurt deze snede op een gecontroleerde manier.

Deze methode verbruikt substantieel minder vermogen dan verdampen of smelten met een hogere snijsnelheid. Het wordt vooral gebruikt bij het snijden van glas of keramiek.

Voordelen van lasersnijden​

De laserstraal wordt digitaal gecontroleerd door een Computer numerical control (CNC) besturing. Dit maakt het proces zeer geschikt om complexe vormen te snijden aangezien de besturing eender welk patroon kan volgen zonder dat dit handmatig ingesteld moet worden. De gewenste vorm wordt dus getekend in een software pakket. De laser volgt dit patroon automatisch. Dit is een groot voordeel tegenover bijvoorbeeld de meer traditionele vormen van bewerking zoals draaien of frezen. Daar moet het pad van de machine vaak nog handmatig worden ingesteld (al zijn daar ook CNC toepassingen in opmars).

Bij de lasersnijmachine bewegen de werkstukken die gesneden worden niet. In het algemeen is het dus niet nodig om het materiaal vast te klemmen. De hoeveelheid materiaal dat verwijderd wordt is ook relatief klein. Een laser snijd over een relatief dunne lijn. Vergeleken met zagen, draaien of frezen is een lasersnijder ook hier in het voordeel.

Bij lasersnijden worden er ook geen interne stress op het materiaal gezet, wat de machines in staat stelt fragiel of broos materiaal te snijden. Er is in de meeste gevallen ook geen nabewerking nodig.

De machine komt niet in contact met het materiaal zelf. Er is dus ook geen slijtage van de snijtools zoals bij andere toepassingen die veel kwetsbare onderdelen hebben.

Het snijden van verschillende materialen maakt de lasersnijmachine zeer veelzijdig. Snijden van metalen met verschillende diktes tot kunststoffen tot textiel zijn allemaal mogelijk. Ook lasergraveren of branden is mogelijk. Dit hangt allemaal af van de instellingen van je lasermachine. Ook hier is een lasersysteem in het voordeel tegen meer traditionele snijtechnieken, waar voor verschillende materialen, verschillende snijtools geïnstalleerd moeten worden.

De technologie is met andere woorden zeer veelzijdig, gaat snel, is goedkoop en onderhoudsarm.

Lasersnijder snijd complexe vorm uit metaal

Zijn alle materialen te lasersnijden?​

Niet alle materialen worden best gesneden met een lasersnijder. De meeste materialen zijn veilig, maar er is altijd een kans dat er gassen vrijkomen die niet gezond zijn wanneer het materiaal wordt opgewarmt. Vooral bij niet metalen materialen moet je extra voorzichtig zijn.

Andere materialen leveren geen goed resultaat wanneer ze gesneden worden door een lasersnijmachine. Hieronder een algemeen lijstje van wat wel en wat niet geschikt is.

Materialen die je kan lasersnijden​

Lasersnijden werkt bij een grote hoeveelheid materialen zowel metalen als niet metalen werkstukken. Hieronder een algemeen lijstje om je een goed zicht te geven op wat mogelijk is.

Metalen

Lasersnijders kunnen alle soorten metalen snijden, van roestvrij staal tot aluminium tot allerhande legeringen. Het wordt voornamelijk gemaakt voor plaat staal en andere metalen platen en buizen. Dunne platen zijn zeer populair, maar dikker plaatwerk is ook te bewerken.

Aluminium en andere hoog reflecterende metalen zijn moeilijker te snijden, in die gevallen wordt er vooral naar de fiberlaser gegrepen.

De dikte van de metalen is zeer afhankelijk van de materiaalsoort en van het type en vermogen van je lasersnijmachine. Ook de expertise van de gebruiker is een factor.

Welke metaaleigenschappen beïnvloeden het lasersnijproces?

 

Hout

Hout is zeer geschikt voor lasersnijden. Vaak wordt hout behandeld met een lasersnijmachine om assemblage artikelen te maken, of om te graveren. Hoe dunner het hout, hoe gemakkelijker het snij proces.

Wees op je hoede voor olieën of harsen. Deze verdampen niet alleen, ze verhogen ook het risico dat jou werkstuk vuur vat.

Houten blokjes gegraveert met laser

Papier en karton

Ook papier en karton zijn te lasersnijden, zo worden die ingewikkelde vormen uit papier gemaakt tegenwoordig. Een bepaalde dikte van papier is wel aangeraden.

Puzzelstukjes uit karton gegraveert met laser

Plastics

Er is heel wat plastic dat te lasersnijden valt. Veel plastics zijn uiterst geschikt en er is geen enkele nabewerking nodig aangezien de randen gesmolten worden op een manier dat ze gepolijst lijken.

POM is misschien wel het meeste gebruikte plastic in de industrie. Het kan verschillende functies hebben. Het wordt gebruikt voor tandwielen, geleiding en glij toepassingen, medische instrumenten, voedselverpakking, enz… De mogelijkheid om complexe laservormen uit POM te maken is misschien wel de belangrijkste reden voor de veelzijdigheid van POM.

Plastic buizen

Glas

Zoals hierboven al beschreven is het laseren via de thermische stress breuk methode zeer geschikt voor glas. Complexe vormen uit glas snijden zouden heel uitdagend zijn zonder het gebruik van lasersnijmachines.

Textiel en leer

Lasersnijders voor stoffen en leer is sinds kort enorm populair aan het worden. Het gebeurd volgens het principe van laserborduurwerk. U kan heel wat borduurmotieven maken van katoen, nylon, polyester en andere stoffen.

Leren autozetels

Materialen die niet geschikt zijn voor lasersnijden​

Lasersnijmachines hebben ook hun beperkingen, hieronder enkele materialen die u best niet met een laser gesneden worden.

Polycarbonaat​

Polycarbonaat verkleurt wanneer je het lasersnijd. Het gesneden product is dus niet meer mooi eens je ermee klaar bent. Er is ook een grote kans op brandgevaar.

Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS)​

ABS is een plastic soort die bestand is tegen impact. Het is vuurvast, sterk, hard en werkt goed in electrische toepassingen. Een zeer handige plasticsoort. Ga je ze echter laseren wordt het een zootje. De meeste plastics verdampen bij het snijden. ABS niet, het smelt en wordt vloeibaar. Het gevolg is een plakkerige werktafel en een snij oppervlak waar niemand tevreden mee zou zijn.

Polyvinyl Chloride (PVC)​

PVC of is een zeer veelzijdig plastic. Het wordt gebruikt in pijpen, kabels, synthetisch leer, etc… Het is echter hoogst onveilig voor lasersnijden. De chlorine in het product komt namelijk vrij wanneer het wordt opgewarmd. Dit kan uiterst giftig zijn voor de gebruiker en ook schadelijk zijn voor de machine zelf omdat het uiterst corrosief is en dus je snijkop kan aantasten.

Plastic afvoerbuis

HDPE​

HDPE staat voor hoge dichtheid polyetheen. Het is het bekendste voor het gebruik in flessen. Het reageert echter een beetje gelijkaardig als ABS als je het gaat laseren.

Polystereen and polypropyleen schuim​

Deze plastic soorten vormen een hoog brandgevaar.

Alles dat gelijmt is​

Laminaat, hout of plastics kunnen zeer goed gesneden worden, maar als er al lijm in zit, wees dan zeer voorzichtig. Lijmen branden hard tijdens het snijden wat voor gevaarlijke situaties kan zorgen en je snijkop ernstig kan beschadigen.