Laserkönnen zum Schneiden von Holz verwendet werden, und dies wurde in Bezug auf die Prozessmachbarkeit und praktische Anwendungen weitgehend validiert. Das Laserschneiden von Holz basiert im Wesentlichen auf der thermischen Wechselwirkung zwischen einem Laserstrahl mit hoher Energiedichte und dem Holzmaterial, wodurch thermische Zersetzung, Verkohlung und Verdampfung verursacht werden, wodurch Materialtrennung und -schnitt erreicht werden.
1. Grundprinzip des Laserschneidens von Holz
Nach der Fokussierung bildet der Laserstrahl einen Punkt mit hoher Energiedichte auf der Holzoberfläche. Zellulose, Hemizellulose und Lignin im Holz zersetzen sich schnell und unterliegen bei hoher Temperatur Verdampfungsreaktionen. Während des Schneidvorgangs wird üblicherweise Hilfsgas eingesetzt, um verkohlte Rückstände zu entfernen und den Schnittspalt zu stabilisieren. Das Laserschneiden ist ein berührungsloses Bearbeitungsverfahren und beinhaltet keinen mechanischen Werkzeugverschleiß.
2. Für das Holzschneiden geeignete Lasertypen
CO₂-Laser
CO₂-Laser haben eine Wellenlänge von 10,6 μm. Holz weist bei dieser Wellenlänge eine hohe Absorptionsrate auf, was CO₂-Laser zum am weitesten verbreiteten Lasertyp für das Holzschneiden macht. Sie eignen sich für Massivholz, Sperrholz, MDF und Holzwerkstoffverbundstoffe. Die Schneideffizienz ist hoch und die Kantenbildung ist stabil.
Faserlaser
Faserlaser haben eine Wellenlänge von etwa 1,06 μm. Holz hat bei dieser Wellenlänge eine relativ geringe Absorptionsrate, daher sind Faserlaser im Allgemeinen nicht die erste Wahl für das Holzschneiden. Sie werden hauptsächlich für dünne Holzplatten oder Markierungsanwendungen unter geringer Leistung oder unter besonderen Prozessbedingungen verwendet. Die Schnittqualität und -stabilität sind der von CO₂-Lasern unterlegen.
3. Verfahrensmerkmale des Laserschneidens von Holz
Schmaler Schnittspalt und hohe Bearbeitungsgenauigkeit, geeignet für komplexe Konturen und feine Muster.
Am Schneidrand tritt ein gewisser Grad an Verkohlung auf; die Verdunkelung der Farbe ist ein normales Ergebnis der thermischen Verarbeitung.
Die wärmebeeinflusste Zone ist relativ konzentriert, ohne nennenswerte mechanische Spannungsverformung.
Die Schnittgeschwindigkeit wird stark von der Holzstärke, -dichte, dem Feuchtigkeitsgehalt und der Laserleistung beeinflusst.
4. Hauptfaktoren, die die Schneidleistung beeinflussen
Holzart: Unterschiede in Dichte und Faserstruktur erfordern eine individuelle Parameteranpassung.
Feuchtigkeitsgehalt: Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt reduziert die Schneideffizienz und erhöht das Risiko von Verkohlung und Verschwelung.
Laserleistung und Fokusposition: Unzureichende Leistung kann zu unvollständigem Schneiden führen, während eine falsche Fokussierung die Schnittspaltqualität beeinträchtigt.
Hilfsgasdruck: Unzureichender Druck kann zu Rückstandsbildung führen und die Schnittkontinuität unterbrechen.
5. Anwendungsszenarien
Das Laserschneiden von Holz wird häufig in der handwerklichen Fertigung, bei dekorativen Möbelkomponenten, im Modellbau, bei architektonischen Dekorationselementen und in der Werbeschilderindustrie eingesetzt. Zu seinen Vorteilen gehören eine hohe Verarbeitungsflexibilität und eine hervorragende Musterwiedergabe, wodurch es sich für Kleinserien- und kundenspezifische Produktionen eignet.
6. Einschränkungen
Das Laserschneiden ist nicht für Massivholz mit übermäßiger Dicke geeignet, da die Schneideffizienz mit zunehmender Dicke deutlich abnimmt. Darüber hinaus enthalten einige Sperrholz- oder Mehrschichtplatten komplexe Klebstoffkomponenten, die beim Schneiden eine große Menge an Rauch erzeugen können, was höhere Anforderungen an die Abluft- und Rauchabsaugsysteme stellt.
Laser können zum Schneiden von Holz verwendet werden und verfügen über eine ausgereifte Prozessgrundlage in Präzisionsbearbeitungsanwendungen. Die Auswahl des geeigneten Lasertyps und die Abstimmung geeigneter Prozessparameter sind der Schlüssel zur Erzielung einer stabilen Schnittqualität.