Die Reise des Gaslasers begann 1960 mit dem Helium-Neon-Laser. Er wurde in vielen Anwendungen eingesetzt, doch das reichte nicht aus. 1964 revolutionierte die Erfindung des CO2-Lasers die Lasertechnologie. Heute zählt der CO2-Laser zu den leistungsstärksten Geräten und wird für vielfältige Schneid- und Gravurarbeiten eingesetzt.
In diesem Blogbeitrag geht es um die CO2-Lasergravur, ihre Funktionsweise sowie ihre typischen Vor- und Nachteile . Außerdem wird erläutert, wie sich CO2-Laser von anderen Lasergravierern unterscheiden.
Teil 1. Was ist ein CO2-Lasergravierer?
Ein CO2-Lasergravierer nutzt einen CO2-Laserstrahl zum Gravieren oder Schneiden verschiedener Materialien. Der hochfokussierte Laser graviert präzise jedes Design, jeden Text oder jedes Foto auf nahezu alle Materialien. Mit diesem Gerät können Sie eine breite Produktpalette herstellen. Typisch hierfür sind individuelle Schilder, Schmuck, personalisierte Geschenke und Dekorationsartikel.
Ein CO2-Lasergravierer zeichnet sich durch hohe Präzision aus. Verschiedene Experten bestätigten, dass dieses Gerät Toleranzen von bis zu ±0,05 mm bis ±0,1 mm erreichen kann.
Eine CO2-Lasergravurmaschine kann verschiedene Spezifikationen aufweisen. Die Laserleistung kann von wenigen Watt bis zu mehreren Kilowatt reichen. Die Nennleistung hängt typischerweise von der Art und Dicke des Materials ab.
Teil 2. Wie funktioniert ein CO2-Lasergravierer?
Eine CO2-Lasergravurmaschine verwendet CO2-Gaslaser zum Schneiden oder Gravieren von Materialien. Der Prozess beginnt mit der Erzeugung eines CO2-Lasers aus einem Gasgemischrohr.
Das Gasgemischrohr besteht im Allgemeinen aus CO₂, Helium und Stickstoff. Fließt Strom durch dieses Rohr, werden diese Gase angeregt. Bei der Anregung erzeugt jedes Molekül einen Laserstrahl. Der CO₂-Laserstrahl ist für das menschliche Auge unsichtbar. Seine Wellenlänge beträgt 10,6 Mikrometer.
Sobald die Laserstrahlen erzeugt sind, durchlaufen sie eine Reihe von Spiegeln. Schließlich werden sie mit einer Plankonvexlinse fokussiert. Dabei bündelt eine Plankonvexlinse den Laserstrahl in einem feinen Punkt, dem sogenannten Brennpunkt.
Der konzentrierte Laserstrahl trifft schließlich auf die Materialoberfläche und beginnt mit der Gravur. Trifft der Laserstrahl auf den Zielbereich, verursacht er einen schnellen Temperaturanstieg. Diese Hitze führt typischerweise dazu, dass das Material verbrennt, schmilzt und verdampft. Auf diese Weise erzeugt der CO2-Lasergravierer einen winzigen Graben entlang des Designpfads.
Teil 3. Unterschiede zwischen CO2-Lasern und anderen Lasern
Ein CO2-Lasergravierer unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von Faser- oder Diodenlasergravierern. Jeder Punkt ist entscheidend für die Wahl der geeigneten Methode für Ihr Projekt.
1. Laserquelle
Eine CO2-Lasergravurmaschine erzeugt Laserstrahlen aus einem Gasgemisch, das typischerweise CO2, N2 und Helium enthält. Je nach Anwendung können auch andere Gase wie Wasserstoff, Xenon und Wasserdampf in diesem Gemisch enthalten sein.
Faserlaser hingegen entstehen durch Dotierung mit Seltenerdmetallen. Die Verwendung von Glasfaserkabeln ist der Grund für den Namen „Faserlaser“. Diodenlaser hingegen werden aus Halbleiterdioden hergestellt.
2. Wellenlänge und Materialverträglichkeit
CO2-Laser haben eine Wellenlänge von etwa 10,6 Mikrometern. Diese Wellenlänge eignet sich ideal zum Schneiden und Gravieren von Nichtmetallen.
Faserlaser hingegen haben Wellenlängen von 0,78 Mikrometern bis 2,2 Mikrometern. Diese kürzere Wellenlänge eignet sich typischerweise zum Schneiden und Gravieren von Metallen.
Diodenlaser schließlich haben Wellenlängen von 0,8 bis 1 Mikrometer. Sie sind in der Regel vielseitig einsetzbar, werden aber hauptsächlich für Holz, Kunststoffe und andere weiche Materialien eingesetzt.
Das menschliche Auge kann Wellenlängen zwischen etwa 380 nm und 700 nm bzw. zwischen 0,38 µm und 0,7 µm wahrnehmen. Alle drei Laser sind für das menschliche Auge normalerweise unsichtbar.
3. Lasergeschwindigkeit
Faser- und Diodenlaser haben beide kürzere Laserwellenlängen. Dadurch ermöglichen sie schnellere Schneid- und Gravurergebnisse. Diodenlaser haben jedoch oft eine geringere Leistung.
Im Gegensatz dazu haben CO2-Laser größere Wellenlängen, deren Absorption im Material einige Zeit in Anspruch nimmt. Folglich sind auch die Schneid- und Gravurprozesse langsam.
4. Wartung
Ein CO2-Lasergravierer verfügt über ein Gasmischrohr, das häufig ausgetauscht werden muss. Typischerweise hat ein Gasmischrohr eine Lebensdauer von bis zu 12.000 Stunden. Darüber hinaus benötigen CO2-Lasergravierer Wartung zur Spiegelausrichtung und Reinigung der Linsen. Daher ist der Wartungsaufwand für die CO2-Lasergravurmaschine höher.
Faser- und Diodenlaser hingegen benötigen keine Verbrauchsmaterialien. Auch eine Spiegelausrichtung ist nicht erforderlich. Daher ist der Wartungsaufwand dieser Lasergravierer geringer.
5. Kosten
Die Anschaffungskosten einer CO2-Lasergravurmaschine sind geringer. Allerdings sind Verbrauchsmaterialien und Wartung erforderlich, was die Betriebskosten erhöht.
Faserlaser haben typischerweise höhere Anschaffungskosten. Sie benötigen keine Verbrauchsmaterialien und sind weniger wartungsintensiv. Daher sind auch die Betriebskosten dieser Lasergravierer geringer.
Eine Diodenlasergravurmaschine zeichnet sich durch niedrige Anschaffungs- und Betriebskosten aus. Allerdings verfügt sie in der Regel über Systeme mit geringerer Leistung.
Teil 4. Kann ein CO2-Laser Metall gravieren?
Ein CO2-Lasergravierer ist ein leistungsstarkes Werkzeug, weist aber bei Metall einige Einschränkungen auf. Wie Sie wissen, beträgt die Wellenlänge von CO2-Lasern 10,6 Mikrometer. Blanke Metalle können diese Wellenlänge nicht absorbieren. Stattdessen reflektieren sie sie. Daher eignen sich CO2-Laser nicht zum Schneiden blanker Metalle. CO2-Laser können Metalle jedoch nur gravieren, wenn sie eine Beschichtung wie Eloxieren oder Pulverbeschichten aufweisen.
Teil 5. Vorteile und Nachteile des CO2-Lasergravierers
Vorteile des CO2-Lasergravierers
Die Wellenlänge von CO2-Lasern ist typischerweise größer als die von Faser-, UV- und Diodenlasern. Diese einzigartige Eigenschaft bietet in der Regel einige Vorteile. Einige der wichtigsten Vorteile sind:
- Hohe Präzision und Detailgenauigkeit: CO2-Lasergravierer ermöglichen detaillierte und präzise Gravuren. Sie können komplizierte Designs, Texte, Logos und sogar Bilder gravieren. Sie erreichen Toleranzen von bis zu ±0,05 mm bis ±0,1 mm.
- Schnelle Gravurgeschwindigkeit: Im Vergleich zu anderen Gravurverfahren ist die CO2-Lasergravur schneller. Dadurch erzielen Sie eine hohe Produktivität Ihres Projekts und eignen sich daher für die Großserienproduktion.
- Vielseitigkeit mit nichtmetallischen Materialien: Der CO2-Lasergravierer kann mit allen Materialien außer blanken Metallen arbeiten. Sie können Texte oder Designs auf Holz, Kunststoff, Acryl, Leder, Glas und beschichteten Metallen gravieren oder markieren.
- Geringere Anschaffungskosten: Im Vergleich zu Faserlasern sind CO2-Laser in der Regel kostengünstiger. Daher sind CO2-Lasergravierer für viele Unternehmen mit knappem Budget attraktiver.
- Lange Lebensdauer: Das Gaslaser-Mischrohr hat typischerweise eine Lebensdauer von bis zu 12.000 Stunden. Bei einer täglichen Betriebsdauer von 8 Stunden ist die Maschine bis zum ersten Austausch in 3 Jahren einsatzbereit.
Nachteile der CO2-Lasergravurmaschine
Obwohl eine CO2-Lasergravurmaschine viele Vorteile bietet, weist sie einige Einschränkungen auf.
- Eingeschränkte Metallgravurfähigkeit: CO2-Lasergravurmaschinen erzeugen Laser mit größeren Wellenlängen. Diese Laser reflektieren typischerweise die Metalloberfläche, sodass das Metallteil sie nicht vollständig absorbieren kann. Daher ist der CO2-Laser nicht zum Schneiden oder Gravieren von Metallen geeignet.
- Höherer Wartungsbedarf: Ein CO2-Lasergravierer erfordert in der Regel mehr Wartung als andere Lasergravierer. Laserröhren, Spiegel und Linsen müssen in der Regel regelmäßig gereinigt werden, und das Gasmischrohr muss gelegentlich ausgetauscht werden.
- Hohe Betriebskosten: Ein CO2-Lasergravierer benötigt zur Erzeugung der Laserstrahlen ein Gasmischrohr. Dieses Teil muss gelegentlich ausgetauscht werden. Dies erhöht die Betriebskosten.
- Sperriger und schwerer: CO2-Lasergravierer können typischerweise große Teile und Materialien bearbeiten. Obwohl dies für bestimmte Anwendungen geeignet sein mag, macht es die Maschine sperriger und schwerer.
Teil 6. Worauf ist beim Kauf eines CO2-Lasergravierers zu achten?
Berücksichtigen Sie beim Kauf eines CO2-Lasergravierers einige Faktoren, um das für Ihr Projekt am besten geeignete Gerät auszuwählen.
Auswahl der Laserleistung
Wählen Sie die Laserleistung entsprechend Ihrem Verwendungszweck. Für durchschnittliche Gravurarbeiten eignet sich typischerweise eine Laserleistung von 20 bis 60 W. Für Schneidarbeiten hingegen ist eine Laserleistung ab 80 W ideal.
Größe des Arbeitsbereichs
Ein weiterer entscheidender Faktor ist der Arbeitsbereich. Sie können einen Arbeitsbereich wählen, der am besten zur Größe Ihres Projekts passt. Ein größerer Arbeitsbereich ermöglicht die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer kleinerer Objekte.
Softwarekompatibilität
Überprüfen Sie die Softwarekompatibilität des Systems. Unterstützt es verschiedene Dateiformate? Ist die Software benutzerfreundlich? Moderne Lasergravierer unterstützen gängige Software wie LightBurn oder EZCAD.
Kühlsystem
Als nächstes sollten Sie sich das Kühlsystem ansehen. Es beeinflusst maßgeblich die Lebensdauer Ihrer CO2-Lasergravurmaschine. Sie haben zwei Möglichkeiten: einen Wasserkühler oder einen Luftkühler. Ein Wasserkühler ist effektiver als ein Luftkühler, insbesondere bei CO2-Lasergravuren.
Kundenservice
Der Kundenservice ist oft entscheidend für die Wahl eines geeigneten CO2-Lasergravierers. Informieren Sie sich über die Reaktionszeiten des Kundenservices des Herstellers. Gerade als Anfänger benötigen Sie häufig dessen Hilfe.
Kostenleistung
Vergleichen Sie abschließend die Kosten der Maschine mit ihrer Leistung. Prüfen Sie, ob der Preis für die angegebenen Spezifikationen angemessen ist.
Letzte Worte
Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen wertvolle Einblicke und ein umfassendes Verständnis von CO2-Lasergravierern vermittelt hat.
Ein CO2-Lasergravierer ist eine vielseitige Lösung für viele Anwendungen. Er eignet sich besonders für nichtmetallische Materialien und ermöglicht die Realisierung zahlreicher Projekte. Bekannt für seine engen Toleranzen, ermöglicht ein CO2-Lasergravierer detailreiche Designs und die Herstellung hochwertiger Produkte.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines CO2-Lasergravierers wichtige Faktoren wie Laserleistung und Arbeitsbereich, um sicherzustellen, dass er Ihren spezifischen Anforderungen entspricht.
