Eine Konstruktion, die mithilfe von elektrischer Energie einen infraroten Lichtstrahl erzeugt, wird als CO2-Laser bzw. Kohlendioxidlaser bezeichnet. Dieser Lichtstrahl kann für zahlreiche verschiedene Aufgaben verwendet werden, z. B. zum Schneiden, Gravieren, Schweißen und Markieren. 

Das CO2-Laserschneiden ist ein leistungsstarkes Werkzeug mit zahlreichen Vorteilen. Sie machen diese Technologie zu einem der beliebtesten Lasertypen, die heute verwendet werden.

In diesem Beitrag erklären wir dir, was ein CO2-Laser ist und wie er genau funktioniert. Aus welchen Komponenten besteht er? Wie leistungsstark ist er? Für welche Anwendungen kann er hauptsächlich eingesetzt werden?

Wie funktioniert ein CO2-Laser? 

Erfahre mehr über den CO2-Laser, ein elektrisch betriebenes Schneidgerät, das durch den Elektrolumineszenzprozess gebündeltes Infrarotlicht erzeugt und damit Werkstoffe präzise bearbeitet.

Entdecke, wie die Anode und die Kathode der Elektroden das Infrarotlicht emittieren, wenn elektrischer Strom an sie angelegt wird. Das Licht wird dann durch eine Reihe von Linsen und Spiegeln gebündelt. 

Anschließend wird der Lichtstrahl auf den Werkstoff gerichtet. Je nach Materialeigenschaften kann der Werkstoff geschnitten, graviert oder perforiert werden.

Damit ein CO2-Laser seinen fokussierten Energiestrahl erzeugen kann, sind drei Komponenten erforderlich: Strom, Gas und Optik. Das Gas im Inneren des Rings wird durch den Strom erhitzt. So werden Photonen erzeugt, die dann von zwei Spiegeln verstärkt und aus der Düse abgegeben werden.

Der erste Spiegel verstärkt die Photonenenergie, während der zweite sie auf den Werkstoff lenkt. Das zu bearbeitende Material wird dann durch die Neigung des Kopfes in den Fokus gerückt. 

Die Spiegel: Resonator und Diffusor

Ein optischer Resonator und ein Diffusor sind die beiden Hauptbestandteile der Düse eines CO2-Lasers. Es gibt zwei Spiegel – einen konkaven und einen flachen. Im optischen Resonator werden sie verwendet, um den Energiestrahl des Gases im Ring zu konzentrieren und zu verstärken. Dieser fokussierte Lichtstrahl wird durch den Diffusor auf das Material gelenkt. 

Gibt es weitere Gase zum Laserschneiden?

Das Betriebsmedium für die Funktion eines CO2-Laser ist in der Regel Kohlendioxid (CO2). Es können aber auch andere Gase wie Stickstoff (N2), Helium (He), Fluor (HF) und Xenon (Xe) verwendet werden. 

Leistung und Wellenlänge von einem CO2-Laser

Die Leistung eines CO2-Lasers wird in Watt (W) gemessen. Der typische Leistungsbereich für die meisten industriellen CO2-Laser liegt zwischen 10 und 400 W. Es gibt aber auch Laser mit höherer Leistung bis über 20.000 W. 

Die Wellenlänge des CO2-Lasers beträgt 10,6 um (Mikrometer). Diese Wellenlänge ist besonders gut für die Materialbearbeitung geeignet. Sie ermöglicht ein äußerst präzises Schneiden, Gravieren oder Markieren von verschiedenen Werkstoffen. Aufgrund der geringen Wellenlänge eignet sich das Schneidverfahren besonders gut bei nicht-metallischen Werkstoffen.

Außerdem sorgt die Wellenlänge dafür, dass das zu schneidende Material nicht zu heiß wird und sich beim Schneiden bewegt. Die Wellenlänge des CO2-Lasers kann gezielt bei Anwendungen genutzt werden, die den Einsatz von Infrarotlicht erfordern. 

Die Vorteile des CO2-Laserschneidens

Der hohe Wirkungsgrad des CO2-Lasers und seine Fähigkeit, extrem präzise Schnitte oder Gravuren mit wenig Energiebedarf zu erzeugen. Neben der hohen Schnittgeschwindigkeit sind dies zwei seiner größten Vorteile. 

Aufgrund der modernen Technik kann der CO2-Laser durch Materialien wie Acryl und Holz schneiden. Mit herkömmlichen Methoden sind solche Werkstoffe nur sehr schwer zu bearbeiten. 

Auch wenn es sich beim Laserschneiden um ein thermisches Schneidverfahren handelt, braucht der CO2-Laser nicht die enormen Temperaturen andere Schneidverfahren. Plasmaschneiden arbeitet in der Regel etwa mit Temperaturen über 10.000 °C. 

Der Werkstoff kann dementsprechend mit einer speziellen CO2-Laser-Temperatur angepasst werden, die optimal auf ihn abgestimmt ist. Je nach Werkstoffeigenschaften und Materialstärke kann der Laser bei höheren Temperaturen schneller schneiden. Bei niedrigeren Temperaturen ist es möglich, den Werkstoff beim Bearbeiten zu schonen.

Die Technik ist außerdem sehr robust und wenig störungsanfällig. Er erfordert keine umfangreiche regelmäßige Wartung, was ihn zur besten Option für langfristige Anwendungen macht. 

Branchenübergreifende Anwendungsmöglichkeiten

CO2-Laser werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Dazu zählen unter anderem die Druck- und Verpackungsbranche, die Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie die Herstellung von medizinischen Geräten. 

Eine derartige Technik kann zum Schneiden, Gravieren oder Markieren von Materialien wie Metall, Holz und Kunststoff verwendet werden. Laser können sogar auch zum Verbinden bestimmter Metalle wie Stahl genutzt werden. 

Fazit: CO2-Laser spielt auch in Zukunft eine wichtige Rolle

Der CO2-Laser ist ein leistungsfähiges Werkzeug mit einem breiten Spektrum an Vorteilen und Anwendungen. Er ist effizient und einfach zu bedienen. Das Schneidverfahren ist in der Lage, präzise Schnitte oder Markierungen mit wenig Schneidabfall umzusetzen.

Diese Technologie ist die beste Option für langfristige Anwendungen in einer Vielzahl von Industriezweigen, einschließlich der Automobil- und Druckindustrie. Er wird dank seiner vielfältigen Möglichkeiten noch viele Jahre lang eine wichtige Rolle in modernen Fertigungsprozessen spielen.

Solltest du noch weitere Fragen rund um den CO2-Laser oder andere Verfahren des Laserschneidens haben, sind wir der richtige Ansprechpartner. Schicke dem Kreuztaler Laserwerk deine Anfrage. Wir stehen jederzeit für eine individuelle Beratung bereit. Wir freuen uns auf dich!