Aufgabe: Acrylglas Laserschneiden / Plexiglas lasern
Acrylglas (Plexiglas) ist ein beliebter Werkstoff in Industrie und Werbung. Verschiedene Produkte im Prototypenbau werden mit spangebenden Verfahren hergestellt. Dazu zählt das Bohren, Fräsen, Drehen. Flaches Acryl wird hingegen per Laser geschnitten.
Jeder Laser ist in der Lage – mehr oder weniger gut bis gar nicht – (Acrylglas-) Material durch Schmelzen und darauffolgendes Verdampfen abzutragen. Einige Laser können das aber besser. Grund ist die Wellenlänge der verschiedenen Laser. Ob ein Laser Acrylglas effizient schneiden, trennen kann, hängt maßgeblich von seiner „Wellenlänge“ ab. Mehr dazu im Artikel „Bei der Laserbearbeitung ist die Wellenlänge des Laserstrahles wichtig„.
Doch zuvor sollten wir den Unterschied zwischen Acryl- und Plexiglas im Beitrag „Was ist der Unterschied bei Acrylglas und Plexiglas“ beleuchten.
Geeignete Laser zum Laserschneiden von Acrylglas
Acrylglas, auch Plexiglas genannt, kann mit verschiedenen Lasersystemen erfolgreich gelasert, geschnitten werden. Die Frage ist eher: Bei welchen Materialeigenschaften ist welches Lasersystem ah efektivsten und günstigsten?
Dunkles Plexiglas/Acrylglas mit einer maximalen Stärke von 2 mm kann mit einem preiswerten Diodenlaser geschnitten werden.
Für Präzisionsteile aus Kunststoff sind UKP-Laser die erste Wahl – sie sind so schnell, dass keinerlei Verfärbung oder Verformungen im Material entstehen.
Mit einem CO2-Laser, das Arbeitspferd in der Laser-Branche – laserst Du dicke, transparente Blöcke aus Acrylglas.
Mit CO2 Laser Acrylglas schneiden
Acrylglas wird industriell mit CO2 Lasern geschnitten, was seiner speziellen Wellenlänge geschuldet ist. CO2 Laser erzeugen einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 10.600 nm. Kunststoffe absorbieren Laserstrahlen dieser Wellenlänge besonders gut, weshalb es dank der hohen Absorptionsrate zu einer starken Hitzeentwicklung kommt – das „beschossene“ Material verdampft durch den Laserstrahl und wird abgetragen. Allerdings treten auch „Nebenwirkungen“ auf. Acrylglas-Teile (hauptsächlich kleine) können sich beim Lasern mit einem zu starken Laser verziehen, karbonisieren, ihre Farbe verändern. Deswegen wird bei Acrylglas (Plexiglas) Präzisionsteilen ein spezieller Laser genutzt – der UKP-Laser.
Acrylglas mit UKP-Laser (Ultrakurzpulslaser) lasern, schneiden, trennen
Für Präzisionsteile kommen bei Lasern von Acrylglas immer mehr Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) zum Einsatz, die beim Lasern Carbonisierung und Farbumschläge verhindern.
UKP-Laser basieren überwiegend auf sogenannte Farbstofflaser. Die Idee dahinter ist recht einfach: lieber sehr kurze, aber starke Laserstrahlen nutzen, als ein dauerhafter Laserbeschuss mit negativen Auswirkungen auf die Material-Struktur. Ein sehr starker – aber kurzer – Laserimpuls beeinträchtigt ein Werkteil weniger, als der permanent massive Energieausbruch eines normalen CO2 Lasers.
Mit Diodenlaser Acrylglas schneiden?
Ein kompletter Diodenlaser ist im Hobbybereich schon für wenige hundert Euro zu haben. Doch die von der Laserdiode erzeugte Wellenlänge (400 bis 445) geht durch Acrylglas (Plexiglas) durch wie Butter. Mit einem Diodenlaser dieser Wellenlänge kannst Du bei durchsichtigem Acrylglas keine Material-Verdampfung erwirken – der Laserstrahl geht einfach durch das transparente Acrylglas durch.
Notlösung: Mit einem Diodenlaser kannst Du durchaus Acryl- oder Plexiglas lasern, schneiden. Du musst nur dafür sorgen, dass Dein Acrylglas eingefärbt ist und nicht lichtdurchlässig ist.
Preiswerte Anbieter zum Lasern von Acrylglas?
Wenn Du Acrylglas im üblichen Umfang lasern möchtest, findest Du mittlerweile hunderte Anbieter in Deinem Umfeld. Lass Dich nicht von Werbeslogans verleiten.
Wenn Du nur ein paar Acrylglas-Platten per Laserschneiden zuschneiden möchtest, benötigst Du keine teuren UKP-Laser.
Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen oder allgemeiner zwischen zwei benachbarten Punkten gleicher Phase. Die direkt mit der Wellenlänge verbundene Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit. Je größer die Wellenlänge einer Welle ist, desto geringer ist ihre Frequenz.
Wie wir alle wissen, erwärmt eine Mikrowelle verschiedene Zutaten unterschiedlich schnell. Flüssige Komponenten werden schneller heiß als trockene. Keramik und Glas erwärmt sich nur aufgrund des Kontaktes mit dem heißen Essen. Das Magnetron der Mikrowelle arbeitet mit einer Wellenlänge von 12,22 cm, was sich für die meisten Speisen als optimal heraus stellte.
Bei einem Laser verhält es sich ähnlich. Auch hier wird mit einer festen Wellenlänge gearbeitet, die von jedem Werkstoff anders absorbiert wird.
Welche Wellenlängenbereiche werden durch Laser abgedeckt?
Je nach Laserart können Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von 355 bis über 10.600 nm (Nanometer) erzeugt werden. Festkörperlaser starten mit 355 nm Wellenlänge im UV Bereich (Ultraviolettes Spektrum). Ein Merkmal von UV-Lasern ist, dass sie unabhängig vom Material eine hohe Absorption aufweisen und minimale Wärmebelastung vorhanden ist. Dadurch werden kontrastreiche Gravuren auch auf Metallen ermöglicht. Zum Schneiden von transparenten Werkstoffen sind sie weniger geeignet.
Was kann ein CO2-Laser mit 10.600 nm am besten bearbeiten?
CO2 Laser erzeugen einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 10.600 nm. Für glänzende Materialen wie Metalle sind leistungsschwache CO2-Laser (40 bis 100 Watt) weniger geeignet. Leiterbahnen auf Platinen heraus Lasern geht nicht. Dafür sprechen Kunststoffe, nichtmetallische und transparente Werkstoffe gut auf diese Wellenlänge im unteren Leistungsspektrum an. Auf Grund einer großen Absorptionsrate und der damit verbundenen starken Hitzeentwicklung kommt es zum Schmelzen und zu Verbrennungen.
Geeignet sind CO2-Laser im unteren Leistungsbereich vor allem auch zum gravieren von Glas und dem Schneiden von Holz, Acrylglas, PET und ähnlichen Werkstoffen.
Was leisten blaue Diodenlaser im Wellenlängenbereich von 440 nm?
Gemeint sind die vielen aus China stammenden Laseraufbauten. Die Arbeitsfläche (nicht die Abmessung) ist oft nicht größer als ein Mousepad, angepriesen werden sie zum gravieren oder gar Laserschneiden dünner Materialien.
Für das Gravieren von Metallen eignen sich diese Diodenlaser besser als die K40 CO2-Laser aus China. Aber auch 5 mm dickes Sperrholz können sie schneiden – nur nicht in einem Durchgang. Ein blauer Diodenlaser mit 15 Watt Stromaufnahme benötigt dafür etwa 10 Durchgänge.
Grundsätzlich kann gesagt werden….
Ob CO2 Laser mit einer Wellenlänge von 10.600 nm oder „blaue“ Laserdioden mit 440 nm – „irgendwie“ kann mit jeder Technik graviert und geschnitten werden. Mehr oder weniger perfekt oder effizient.
Metalle können mit einem CO2 Laser mit Hilfe von Lasermarkiermitteln graviert werden. Sie werden auf das Werkstück aufgetragen und während des Laserns eingebrannt. Am ende des Laserprozess werden die Restbestände einfach abgewaschen.
Soll mit einem Diodenlaser Acrylglas geschnitten werden, wird zu schwarzen oder dunkel gefärbten Acrylglas gegriffen, damit der Laserstrahl absorbiert werden kann.
