Was ist Faserlaserschneiden? Funktionsweise, Maschinen und Anwendungen

Wenn Sie sich für das Schneiden von Metall interessieren – ob für private, gewerbliche oder industrielle Zwecke –, ist das Faserlaserschneiden eine Technologie, mit der Sie sich unbedingt auseinandersetzen sollten. Denn Faserlaserschneiden gilt weithin als Industriestandard für das schnelle und präzise Schneiden von blanken Metallen wie Stahl, Aluminium, Messing und Kupfer.

Die entscheidenden Begriffe sind hier Geschwindigkeit und Präzision. Zwar gibt es auch andere Möglichkeiten, Metall zu schneiden, doch gerade in diesen beiden Bereichen spielt das Faserlaserschneiden seine Stärken aus. Mit Faserlaserschneidmaschinen ist es zu einer der schnellsten und präzisesten Methoden geworden, Metall zu schneiden – insbesondere im industriellen Maßstab.

Was ist Faserlaserschneiden?

Am einfachsten lässt sich Faserlaserschneiden verstehen, wenn man mit den Grundlagen beginnt: Wie funktioniert es? Was unterscheidet es vom CO₂-Laserschneiden? Welche Möglichkeiten bietet es und welche Kompromisse bringt die Technologie mit sich?

Faserlaserschneiden ist ein modernes Verfahren zur Metallbearbeitung, bei dem ein intensiver, auf Festkörperlasertechnologie basierender Lichtstrahl über Glasfaserkabel geführt wird, um Metalle schnell und präzise zu schmelzen und zu durchtrennen.

Der Grund, warum Faserlaserschneiden besonders bei großformatigen oder industriellen Metallbearbeitungsanwendungen so effektiv ist, liegt darin, dass Faserlaser, anders als CO₂- oder Diodenlaser, die sich besonders für organische Materialien wie Holz und Acryl eignen, eine mit Seltenerdelementen dotierte Glasfaser verwenden. Dadurch entsteht ein stark fokussierter Strahl mit einer Wellenlänge von 1,064 nm, die von Metallen besonders gut absorbiert wird.

Faserlaserschneiden eignet sich daher naturgemäß besonders gut für das Schneiden von blanken Metallen. Gleichzeitig arbeitet die Technologie äußerst schnell und effizient und erzeugt selbst bei komplexen Formen präzise, saubere und glatte Schnittkanten.

Wie funktioniert Faserlaserschneiden?

Um zu verstehen, wie Faserlaserschneiden funktioniert, muss man wissen, wie der Laserstrahl erzeugt und geführt wird und wie er das Metall schneidet. Der Prozess lässt sich in drei Schritte unterteilen:

1. Strahlerzeugung: Der Laserstrahl wird mithilfe von Dioden erzeugt. Die Dioden übertragen Energie in eine mit Seltenerdelementen – normalerweise Ytterbium – dotierte Glasfaser. Die Glasfaser verstärkt anschließend das Licht und erzeugt einen leistungsstarken, fokussierten Strahl.
2. Strahlführung: Der fokussierte Strahl wird über ein faseroptisches Transportkabel zum Schneidkopf geleitet, ohne dass Spiegel benötigt werden. Dieser direkte Faserweg führt nahezu 100 % der erzeugten Laserenergie direkt zum Schneidkopf und trägt gleichzeitig dazu bei, den Stromverbrauch niedrig zu halten.
3. Schneiden: Mithilfe des Schneidkopfs wird der Laserstrahl auf einen mikroskopisch kleinen Punkt des Metalls fokussiert und schmilzt diesen Bereich. Gleichzeitig bläst ein Prozessgas wie Stickstoff oder Sauerstoff das geschmolzene Material aus der Schnittfuge.

Beachten Sie, dass dieser Prozess vollständig berührungslos erfolgt: Der Schneidkopf berührt das Werkstück zu keinem Zeitpunkt physisch. Der gesamte Vorgang wird stattdessen durch eine computergestützte numerische Steuerung (CNC) geführt.

Welche Maschinen werden zum Faserlaserschneiden eingesetzt?

Für das Faserlaserschneiden werden im Allgemeinen spezielle CNC-Metallschneidemaschinen (Computerized Numerical Control) eingesetzt, die einen leistungsstarken Festkörper-Faserlaserstrahl verwenden, um leitfähige Metalle zu durchtrennen.

Es gibt verschiedene Arten von Faserlasermaschinen für das Faserlaserschneiden. Sie lassen sich anhand der Materialstärke, die sie schneiden können, in drei wesentliche Leistungsklassen einteilen.

1. Desktop-Faserlaser zum Markieren und Gravieren / Hobbybereich (20 W–50 W)

Desktop-Faserlaser-Graviermaschinen verfügen typischerweise über eine Leistung von 20 W bis 50 W. Sie eignen sich sowohl für Hobbyprojekte als auch für leichte gewerbliche Anwendungen und sind ideal zum Gravieren und Markieren von Metall sowie zum Schneiden extrem dünner Metallfolien. Für dicke, tragende Metallteile sind sie jedoch nicht ausgelegt. Zu den OMTech Faserlasermodellen gehören:

• M60C MOPA-Lasermaschine: 60-W-Lasergraviermaschine mit Autofokus für Metallgravur. 10.000 mm/s Geschwindigkeit, Produktionszeit verkürzen und Effizienz maximieren.
• OMTech M-60 MOPA JPT Laser Graviermaschine: 60 W MOPA JPT Laser Graviermaschine für farbige Metallgravur und Metallbeschriftung. Das Galvo-Tech-Antriebs- und Scansystem bietet sowohl herausragende Genauigkeit als auch schnelle, stabile Markierungen auf flachen Oberflächen mit Geschwindigkeiten von bis zu 700 mm/s.

2. Leichte Fertigung (1,5-kW-Einstiegsmaschinen zum Blechschneiden)

1,5-kW-Faserlaserschneider sind laut dem OMTech-Kaufratgeber ein optimaler Einstieg in die professionelle Blechbearbeitung. Sie stellen den nächsten Schritt über die Desktop-Gravur hinaus dar und ermöglichen es, Metallplatten tatsächlich zu schneiden, anstatt sie lediglich zu markieren.

In dieser Leistungsklasse können Sie typischerweise Kohlenstoffstahl mit Sauerstoff bis zu einer Stärke von etwa 12 mm und Edelstahl mit Stickstoff bis zu etwa 5 mm schneiden. Zu den passenden Modellen gehören:

OMTech FC-22: 1.500 W Schneidmaschine & Cutter für Metalle

Die OMTech FC-22-Laserschneidmaschine: Wir bieten verschiedene Leistungsstufen von 1500 W (und mehr auf Anfrage), je nach Anforderung an Materialdicke, Schnittgeschwindigkeit und Produktionsvolumen. Unsere Faserlaser eignen sich zum Schneiden von Baustahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und weiteren NE-Metallen. Dank der Faserlasertechnologie wird ein äußerst präziser und sauberer Schnitt garantiert. 

3. Industrielle Hochleistungsproduktion (2 kW–6 kW+)

Für das Schneiden dickerer Materialien – beispielsweise Aluminium mit einer Stärke von mehr als 10 mm oder Konstruktionsstahl – bei produktionsgeeigneten Geschwindigkeiten kommen die leistungsstärkeren Faserlaserschneider von OMTech zum Einsatz. Diese reichen bis zu einer Leistung von 6 kW.

Am oberen Ende dieser Leistungsklasse kann ein 6-kW-System ungefähr 28 mm Kohlenstoffstahl, 16 mm Edelstahl und 14 mm Aluminium schneiden. Zu den verfügbaren Optionen gehören

Bei der Auswahl einer Faserlaserschneidmaschine kommt es vor allem darauf an, die richtige Leistungsklasse für den jeweiligen Anwendungsbereich zu wählen – sei es für Hobbyprojekte, Forschung und Entwicklung oder die industrielle Fertigung im großen Maßstab.

Vorteile des Faserlaserschneidens

Die wichtigsten Vorteile des Faserlaserschneidens – insbesondere gegenüber CO₂-Lasern – sind die hohe Präzision, die Geschwindigkeit, die Effizienz und der geringe Wartungsaufwand. Hier ein genauerer Blick auf die wichtigsten Vorteile:

• Extrem hohe Schneidgeschwindigkeiten: Mit einem leistungsstarken Faserlaser können Sie dünne Metallbleche mit Geschwindigkeiten schneiden, die deutlich über denen von CO₂- oder Plasmaschneidern liegen. Ein Faserlaserschneider für Metallbleche der Einstiegsklasse wie der OMTech FC22 Fiber Laser Cutter erreicht eine Geschwindigkeit von bis zu 27,56 ips.
• Besseres Schneiden mit Luft oder Stickstoff bei hoher Leistung: Leistungsstarke Faserlaser ermöglichen saubere Schnitte mit Stickstoff oder Druckluft. Dadurch entfällt die nachträgliche Entfernung von Oxidschichten und der Entgratungsaufwand wird reduziert.
• Geringer Wartungsaufwand: Fasersysteme arbeiten mit einer Festkörperkonstruktion und verfügen über weniger bewegliche Teile. Dadurch müssen Sie nicht ständig Spiegel ausrichten oder komplexe Gasgemisch-Röhren warten, wie es bei CO₂-Lasern erforderlich sein kann.
• Hervorragendes Markieren und Gravieren von Metall: Mit einer Wellenlänge von 1,064 µm und gepulsten Betriebsmodi eignen sich Faserlaser hervorragend für präzise Gravuren auf blankem Metall, feine Schriftzüge und Tiefenmarkierungen, die mit herkömmlichen Dioden- oder CO₂-Lasern auf Metall nicht oder nur eingeschränkt möglich sind.
• Hohe Energieeffizienz: Faserlaser wandeln elektrische Energie wesentlich effizienter in Laserlicht um als CO₂-Systeme. Das führt zu einem geringeren CO₂-Fußabdruck und niedrigeren Stromkosten.

Was sind die wichtigsten Anwendungen des Faserlaserschneidens?

Faserlaserschneiden eignet sich hervorragend für die schnelle und äußerst präzise Bearbeitung von blanken und reflektierenden Metallen. Deshalb findet diese Technologie in zahlreichen Branchen Anwendung. Eine sinnvolle Einteilung erfolgt nach der Leistungsklasse der jeweiligen Maschine.

1. Industrielle Blechbearbeitung (hohe Leistung: 1 kW bis 6 kW+)

Industrielle Flachbett-Faserlasermaschinen mit Portal sind die Arbeitspferde der modernen Fertigung. Sie werden unter anderem eingesetzt für:

• Schwere Infrastruktur: Schneiden dicker Stahlplatten für Maschinenrahmen, Brücken und den Schiffbau.
• Automobil- und Luftfahrtindustrie: Herstellung von Karosserieteilen, Halterungssystemen und komplexen Strukturkomponenten mit engen Toleranzen.
• Schaltschränke und Elektrogehäuse: Schnelles Ausschneiden präziser Durchbrüche und Lüftungsöffnungen in elektrischen Gehäusen aus Blech.
• Architektur und Bauelemente: Herstellung individueller Zäune, schwerer Tore, Monogramme und architektonischer Paneele.

2. Mikroschneiden und Schmuckherstellung (niedrige bis mittlere Leistung: 20 W bis 100 W MOPA)

Kleinere Fasersysteme mit hoher Präzision – wie die oben genannten 20-W- bis 100-W-MOPA-Faserlaser – eignen sich besonders für Anwendungen mit komplexen Geometrien, darunter:

• Individueller Schmuck: Präzises Ausschneiden und Mikroschneiden von Edelmetallen wie Gold, Silber, Messing und Titan.
• Medizinische Geräte: Schneiden chirurgischer Instrumente, Stents und kleiner Komponenten aus medizinischem Stahl, bei denen thermische Verformungen oder Grate möglichst vollständig vermieden werden müssen.
• Filigrane Bastelarbeiten: Ausschneiden kleinster Bauteile wie Messingschlüssel für maßstabsgetreue Modelle oder Miniatur-Requisiten für Cosplay-Projekte.

3. Industrielle Seriennummerierung und Teilekennzeichnung (Galvo-Systeme)

Obwohl es sich technisch gesehen eher um Gravieren als um Schneiden handelt, werden gepulste Faserlaser im Galvo-Stil häufig eingesetzt, um lokale Bereiche zur Identifikation zu markieren oder tief abzutragen.

• Automobilindustrie und Anlagenkennzeichnung: Dauerhafte, kontrastreiche Kennzeichnung von VIN-Plaketten, Barcodes und Inventaretiketten.
• Schlosserei: Individuelle Kennzeichnung, Nachverfolgung von Schließanlagen oder Tiefengravuren direkt auf Rohlingen aus Messing oder Stahl.
• Werkzeugbau: Teilenummerierung und Markenkennzeichnung auf gehärteten Stahlhandwerkzeugen, Bohrern und Spritzgussformen.

Gibt es Einschränkungen beim Faserlaserschneiden?

Beim Faserlaserschneiden gibt es zwei wesentliche Einschränkungen: die Bandbreite der bearbeitbaren Materialien sowie die Kosten für Anschaffung und Betrieb.

1. Einschränkungen bei den Materialien. 

Faserlaserschneiden funktioniert hervorragend bei Metallen, ist aber für viele andere Materialien weniger geeignet. Standard-Faserlaser sind im Allgemeinen auf reflektierende und blanke Metalle, Schiefer und ausgewählte Kunststoffe beschränkt. Das stellt einen echten Kompromiss dar, da CO₂-Laser wesentlich vielseitiger sind und problemlos Holz, Glas und transparentes Acryl bearbeiten können. Wer sich für einen Faserlaser entscheidet, verzichtet daher auf einen Teil der Materialvielfalt, die ein CO₂-Laser bietet.

2. Höhere Einstiegskosten.

Faserlaserschneiden ist insbesondere im industriellen Bereich mit hohen Investitionskosten verbunden. Faserlasermaschinen der Einstiegs- und Industriekategorie sind teurer, da für ihre Konstruktion spezialisierte Mehrkern-Faserkomponenten und komplexe optische Systeme erforderlich sind. Für Hobbyanwender, Unternehmer und Hersteller kann der Einstieg in das Faserlaserschneiden daher eine erhebliche Investition darstellen.

Faserlaserschneiden vs. CO₂-Laserschneiden: Was sind die Unterschiede?

Der wichtigste Unterschied zwischen Faserlaser- und CO₂-Laserschneiden liegt in den Maschinen, die für die jeweiligen Anwendungen eingesetzt werden. Darüber hinaus gibt es deutliche Unterschiede hinsichtlich der Materialverträglichkeit, Effizienz und Schneidleistung.

1. Materialverträglichkeit

• Faserlaser eignen sich am besten zum Schneiden und/oder Gravieren von blanken Metallen wie Edelstahl, Messing, Aluminium und Titan sowie von bestimmten Kunststoffen. Holz oder Papier können sie nicht schneiden, da der Strahl bei organischen Materialien gestreut wird oder diese nicht geeignet verbrennt.
• CO₂-Laser eignen sich am besten zum Schneiden und/oder Gravieren von Holz, Acryl, Leder, Glas, Stoff und Papier. Blankes Metall können sie im Allgemeinen nicht schneiden, obwohl leistungsstarke industrielle CO₂-Systeme bestimmte Metalle mit geeigneter Unterstützung bearbeiten können.

Zusammengefasst: Faserlaser sind für Metall ausgelegt, während CO₂-Laser für organische und andere nichtmetallische Materialien konzipiert sind. Ein Faserlaser kann nicht das leisten, was ein CO₂-Laser kann – und umgekehrt.

2. Effizienz und Leistung

Faserlaser eignen sich nicht nur besser zum Schneiden von Metall – sie arbeiten dabei auch schneller, effizienter und komfortabler als CO₂-Laser.

• Schneidgeschwindigkeit: Faserlaser ermöglichen deutlich höhere Geschwindigkeiten bei dünnen bis mittelstarken Metallen.
• Elektrische Effizienz: Faserlaser erreichen einen photoelektrischen Wirkungsgrad von etwa 30 %, während CO₂-Laser bei etwa 10 % liegen. Dadurch sind Fasersysteme energieeffizienter.
• Systemaufbau: Fasersysteme verwenden typischerweise feststehende Galvo-Spiegel-Scanköpfe mit kleineren Arbeitsbereichen, während CO₂-Systeme häufig bewegliche 2D-Portalsysteme verwenden, die größere Arbeitsflächen ermöglichen.

Kurz gesagt: Faserlaser sind langfristig deutlich günstiger im Betrieb und bei der Wartung. Sie sind äußerst energieeffizient und benötigen weder Verbrauchsglaslaserröhren noch die komplexe Spiegelausrichtung, die bei herkömmlichen CO₂-Portalsystemen erforderlich ist.

Faserlaser vs. CO₂: Die wichtigsten Unterschiede auf einen Blick

Welche Technologie benötigen Sie?

• Entscheiden Sie sich für CO₂, wenn Sie als Hobbyanwender oder kleines Unternehmen Holzschilder, Lederprodukte oder individuelle Acryl-Schlüsselanhänger herstellen oder mit Stoff arbeiten.
• Entscheiden Sie sich für Faser, wenn Sie Werkzeuge markieren, Metallteile herstellen, Schmuck gravieren oder hauptsächlich mit blanken Metallen arbeiten.

Die wichtigsten Erkenntnisse, Tipps und Hinweise zum Faserlaserschneiden

• Metall vs. Nichtmetall: Faserlaser sind für blanke Metalle wie Stahl, Aluminium und Messing ausgelegt, während CO₂-Laser organische Materialien wie Holz, Leder und Acryl bearbeiten.
• Schneiden vs. Gravieren: Faserlaser mit niedriger Leistung für Hobbyanwendungen (20 W–100 W) werden hauptsächlich für Oberflächenmarkierungen und flache Gravuren eingesetzt, während industrielle Hochleistungssysteme beim schnellen und sauberen Schneiden von Metall ihre Stärken ausspielen.
• Prozessgas: Die Verwendung von Stickstoff mit hohem Druck bei leistungsstarken Maschinen erzeugt saubere, oxidationsfreie Schnittkanten, die kaum oder gar keine Nachbearbeitung benötigen.
• Ein CO₂-Laser für Hobbyanwendungen kann Farbe, Eloxierung oder Pulverbeschichtung von einer Metalloberfläche entfernen, um das darunterliegende Metall freizulegen. Das blanke Metall selbst kann er jedoch nicht gravieren oder schneiden. Ein Faserlaser trägt dagegen tatsächlich Material vom blanken Metall ab.

Fazit

Faserlaserschneiden hat sich als bevorzugte Methode für schnelle und präzise Metallbearbeitung etabliert, weil diese Technologie speziell für diese Aufgabe entwickelt wurde: eine Wellenlänge, die von Metallen tatsächlich absorbiert wird, eine wartungsarme Festkörperkonstruktion und Schneidgeschwindigkeiten, die von der Hobbygravur bis hin zur industriellen Serienproduktion skalierbar sind.

Der Kompromiss ist jedoch real: Sie verzichten auf die Materialvielfalt eines CO₂-Systems, und der Einstiegspreis steigt mit zunehmender Leistung schnell an. Für alle, deren Arbeit sich hauptsächlich um Stahl, Aluminium, Messing oder andere blanke Metalle dreht, ist dieser Kompromiss jedoch in der Regel lohnenswert.

Welche Maschine sich als Einstieg eignet, hängt vollständig vom Umfang Ihrer Anwendung ab. Wenn Sie Werkzeuge markieren oder Schmuck gravieren, reicht ein 20-W- bis 50-W-Desktop-Faserlaser wie der OMTech Galvo 20W oder MOPA 30W in der Regel aus.

Wenn Sie erstmals in die professionelle Blechbearbeitung einsteigen, ist eine 1,5-kW-Maschine wie die OMTech FC22 ein naheliegender Einstieg. Und wenn Sie einen Produktionsbetrieb führen, der dicke Metallplatten oder sowohl Bleche als auch Rohre mit hoher

Geschwindigkeit schneiden muss, bietet ein konfigurierbares Hochleistungssystem wie die OMTech FC-105SAT genügend Leistungsreserven, um mit Ihrem Unternehmen mitzuwachsen.