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Plasmaschneiden vs. Laserschneiden

Das Laserschneiden ist ein Verfahren, bei dem typischerweise CO2-Laser, zunehmend aber auch Nd:YAG-Laser oder Faserlaser eingesetzt werden um ein Werkstück zu schneiden. Der Laserstrahl wird auf die Oberfläche des Werkstücks fokussiert und bringt dort die zum Schneiden nötige Energie auf. Zusätzlich zum Laserstrahl wird ein Gas auf die Oberfläche gelenkt, das die Abfallprodukte aus dem Schnitt bläst. Diese Abfallprodukte können flüssig, gasförmig oder Oxidationsprodukte sein. Man spricht dann von Laserschmelzschneiden, Lasersublimierschneiden bzw. Laserbrennschneiden.

Laserschneiden

Laserschneidverfahren werden hauptsächlich für plattenförmiges Material eingesetzt, aber auch etwa für Rohre und schwer zugängliche Schneidstellen. Für Stahl beträgt die maximale Plattendicke etwa 40mm, für Aluminium etwa 20mm. Kupfer kann nur schwer mit einem CO2-Laser geschnitten werden, da es die Strahlung größtenteils reflektiert und durch seine höhere Wärmeleitfähigkeit mehr Verluste entstehen. Hier kommt meist ein Nd:YAG-Laser zum Einsatz.

Plasmaschneiden

Beim Plasmaschneiden wird ein Gas (häufig Druckluft) mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück geblasen. Gleichzeitig wird ein elektrischer Lichtbogen zwischen einer Elektrode und dem Werkstück erzeugt, der das Gas ionisiert und somit in Plasma verwandelt. Das Plasma ist heiß genug, das Metall zu schmelzen und das Gas bewegt sich schnell genug, das geschmolzene Metall aus dem Schnitt herauszublasen.

Es werden sowohl hand- als auch maschinengeführte Plasmaschneider eingesetzt. Sie können alle elektrisch leitfähigen Materialien schneiden, also insbesondere auch alle Metalle bis zu einer Schichtdicke von 200mm (abhängig von der angelegten Spannung).

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Die Abbildung zeigt den Aufbau eines Plasmaschneiders. Die Elektrode im Handstück ist negativ geladen, das Werkstück ist positiv geladen. Dadurch entsteht eine elektrische Spannung, die das Schneidgas (rot) ionisiert. Das entstehende Plasma schneidet in das Werkstück. Um eine bessere Schnittfuge zu erhalten, wird ein Schutzgas (blau) eingesetzt, welches verhindert, dass zu viel Sauerstoff an die Schnittfuge gelangt und diese oxidiert.

Vorteile und Nachteile im direkten Vergleich

Die Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile der beiden Verfahren sind in dieser Tabelle zusammengefasst:

 

Laser

Plasma

Energieübertragung

durch Licht

durch Gas

Anwendungen

schneiden, bohren, schweißen, markieren, beschriften

schneiden

Materialien

viele Metalle, Plasik, Glas, Holz

alle Metalle

max. Schichtdicke (Stahl)

40 mm

200 mm

Anschaffungskosten

250.000€, inkl. Tisch

ab 100.000€

Betriebskosten

20.000€ pro Jahr

7.000€ pro Jahr

Stromverbrauch

Für 1,5 kW CO2-Laser: 24-40 kW

Für 300A Plasma: 55 kW

min. Schnittfuge

0,15 mm (je nach Geschwindigkeit)

0,05 mm

Ein Plasmaschneider bietet mehr Flexibilität, insbesondere deswegen, weil er auch als Handgerät erhältlich ist. Ferner erreicht er höhere Schneidgeschwindigkeiten als der Laser bei mittleren bis hohen Blechdicken und kennt für das Schneiden von hochlegierten Stählen sowie von dickeren Aluminiumblechen keine Alternative beziehungsweise Konkurrenz.

Der Laser hat eine hohe Genauigkeit bei dünnen Blechdicken und ist sehr gut für das Schneiden von komplexen und exakten Strukturen geeignet (schmale Kanten, spitze Winkel, sehr kleine Löcher).
Es können außerdem Arbeitsschritte eingespart werden, da es Maschinen gibt, die ein Werkstück sowohl schneiden als auch markieren.