CO2-Laser vs. Faserlaser-Markiermaschine: Vor- und Nachteile

Was ist besser, Faserlaser-Markierungsmaschinen oder CO2? Dieses Thema wird seit vielen Jahren in der Fertigungsgemeinschaft diskutiert. Weil Laser-Puristen darauf bestehen, dass CO2 die bessere Technologie ist, während andere auf neue Innovationen bei Faserlaser-Markierungsmaschinen drängen, die auf dem genauen Gegenteil bestehen. Wer hat Recht? Welche Technologie ist überlegen?
 
Die Antwort liegt darin, dass viele Hersteller in ihren mechanischen Produktlinien sowohl Faserlaser- als auch CO2-Technologie anbieten. Dies liegt daran, dass es erhebliche Unterschiede in Technologie und Fähigkeiten sowie in ihrer Leistung bei bestimmten Materialien, Dicken und Anwendungen gibt. Es kommt immer darauf an, welche Art von Material Sie schneiden möchten.
 
In einem früheren Artikel haben wir festgestellt, dass Faserlaserschneider dem Schneidkopf mehr Energie vom Resonator oder der Stromversorgung zuführen. Dies wird erreicht, indem der Strahl nicht von einem Spiegel reflektiert und dann durch viele Linsen neu fokussiert werden muss. Der Strahl bleibt auf die Quelle fokussiert. Die Vorteile von CO2-Lasern liegen in ihrer Flexibilität und Materialart.
Laser Cutting Machine

Was ist eine Faserlaser-Markierungsmaschine?

 
Ein Faserlaser ist einfach der Begriff für das faseroptische Zuführungssystem, das einen intensiven und verstärkten Lichtstrahl an den Schneidkopf einer Lasermaschine liefert. Dieser Begriff beschreibt nicht den Prozess der Erzeugung der Lichtquelle (der sich von einer CO2-Resonanz unterscheidet). Die faseroptische Strahlführung hat die Herstellung von Lasern viel einfacher gemacht, und viele Maschinen sind jetzt zu sehr niedrigen Preisen erhältlich.

Wie funktioniert eine Faserlaser-Markierungsmaschine?

 
Der Lichtleiter übernimmt die Lichtquelle aus dem Resonanzhohlraum der Laserschneidmaschine und überträgt sie auf deren CNC-gesteuerten Schneidkopf. Der Laser wird vom Schneidkopf durch eine Reihe von Linsen auf die Materialoberfläche fokussiert. Es gibt am Ende das Glasfaserkabel ab.
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Was ist ein CO2-Laser?

 
Die eigentliche Methode zur Herstellung eines CO2-Lasers ist der Prozess. Ein mit CO2-Gas mit hoher Geschwindigkeit geblasener Resonator (Turbine, Gebläse) verwendet eine Vielzahl von Ionen, um Lichtteilchen aufzuspalten (normalerweise HF-Anregung oder DC-Anregung). Dadurch kollidieren die Lichtteilchen und spalten sich dann in größeren Abständen auf.

Wie funktioniert ein CO2-Laser?

Der CO2-Resonator emittiert genug Licht, um es auf andere Weise als bei der Glasfasermethode zu übertragen. Der Strahl durchläuft einen Reflexionsprozess und wird dann in das „Strahlweg-Liefersystem“ refokussiert. Dieser wird mit einem „Inertgas“ gereinigt, um sicherzustellen, dass der Pfad frei von Staub und Ablagerungen ist, die die Übertragung des Lasers stören könnten. Nachdem der Laser auf die Schneidköpfe reflektiert wurde, wird er neu fokussiert, um den Strahl wie eine Fasermaschine zu emittieren. Dabei wird eine Reihe von Linsen verwendet, um den Strahl neu zu fokussieren, und ein Hochgeschwindigkeits-Schneidgasschild, um den Pfad zu reinigen.

CO2 vs. Faserlaser: Vor- und Nachteile von jedem

Die Faserlaser-Graviertechnologie ist eine monolithische, Faser-zu-Faser-, eine kompakte Festkörperkonfiguration, die flaches Metall schneidet. Dies ist der Hauptvorteil. Faserlaser hat niedrigere Betriebskosten als vergleichbare CO2-Laser. Die Eigenschaften des Faserlaserstrahls sorgen für schnellere Schnittgeschwindigkeiten als CO2. Faserlaser-Schneidsysteme sind in der Lage, mit einem Faserlaser mit höherer Leistung mehr als 1 Zoll zu schneiden, und sogar noch schneller, wenn Stickstoff als Hilfsgas verwendet wird.
 
Der beste Ort, um den größten Vorteil gegenüber CO2-Systemen zu erzielen, ist jedoch der Bereich von 1/2 Zoll und darunter. Es ist klar, dass die Faserlasertechnologie die effizienteste und kostengünstigste Art ist, mit Edelstahl, Kupfer, Aluminium, Messing oder Kupfer zu arbeiten. Wenn Sie Holz, Acryl oder Leder schneiden, steht Ihnen diese Technologie ebenfalls zur Verfügung. Es wird empfohlen, einen CO2-Laser zu verwenden.

Vorteile CO2-Laser

  1. Oberflächengüte: CO2-Laser erzeugen typischerweise eine bessere Kantenqualität an Edelstahl- und Aluminiumarbeitsplätzen.
  2. Flexibilität: CO2-Laser bieten Flexibilität für eine Reihe von Laseranwendungen, einschließlich Nichtmetallen.
  3. Bekannte Technologie: Da es die CO2-Lasertechnologie seit mehr als 30 Jahren gibt, sind die Ergebnisse vollständig vorhersehbar. Dies bietet dem Benutzer ein hohes Maß an Sicherheit.

Nachteile CO2-Laser

  1. Betriebskosten: Die CO2-Laserkosten für Spiegel, Faltenbälge und Lasergas, die erforderlich sind, um das Strahlwegführungssystem sauber und rein zu halten, sind 70 % höher als die von CO2-Resonatoren und -Gebläsen verbrauchte Energie.
  2. Wartung: Das Strahlengang-Liefersystem muss gewartet werden. Dies ist störend für die Fertigung und sehr teuer.
  3. Geschwindigkeit: CO2-Laser können in dünnen Materialien nicht mit Glasfasern konkurrieren. Beispielsweise beträgt die empfohlene Schnittgeschwindigkeit für einen 4KW CO2 in 16 GA Weichstahl mit N2 als Schneidgas nur 260 IPM, verglichen mit etwa 1.417 IPM für den gleich ausgestatteten Faserlaser, ein signifikanter Unterschied.

Vorteil Faserlaser

  1. Investitionskosten: Der Preis der Festkörperlasertechnologie sinkt, da sie immer beliebter wird. Voll ausgestattete Haushalts-Faserlaser-Schneidemaschinen können ab 300.000 $ gekauft werden
    Wartung: Das Fehlen von Strahlengang-Zuführungssystemen und ihre umfangreiche Verwendung von Spiegeln, Bälgen und gasbenetzten Faserlasern (insbesondere die Festkörperresonatortypen) reduzieren den erforderlichen Wartungsaufwand und die mit der Wartung verbundenen Kosten erheblich.
  2. Geschwindigkeit: Im Wettbewerb zwischen Faserlasern und CO2-Lasern für dünne Materialien gibt es einfach keinen Vergleich. Fasern sind zwei- bis dreimal schneller als Dickenmaterialien.
  3. Betriebskosten: Faserlaser benötigen aufgrund des geringeren Leistungsbedarfs und Kühlbedarfs der Resonatoren etwa 1/3 der Leistungsaufnahme ihrer CO2-Pendants. Dies, zusammen mit schnellerem Schneiden und weniger Wartung, macht Faserlaser sehr kostengünstig.

Nachteile Faserlaser

  1. Behandlung von dicken Materialien: Der Vorteil von CO2-Lasern für die Oberflächenbehandlung ist ihre Fähigkeit, dickere Materialien wie Edelstahl und Aluminium zu behandeln. Obwohl die Faserlasertechnologie noch in weiter Ferne liegt, bleibt CO2 der Marktführer auf diesem Gebiet.
  2. Allgemeine Flexibilität: Der CO2-Laser ist flexibler als andere Laser und kann eine größere Vielfalt an Materialien schneiden, insbesondere Nichtmetalle. Faseroptische Technologien können Messing und Kupfer sofort schneiden (CO2-Laser hatten große Schwierigkeiten mit diesen Materialien), aber sie sind immer noch in ihrer Verwendung eingeschränkt, insbesondere für nichtmetallische Anwendungen.
  3. Technologie/Komfortstufe: Wenn CO2-Lasersysteme in Ihrer Einrichtung vorhanden sind, ist es möglich, dass Sie diese Technologie zunächst als den „Teufel, den Sie kennen“ und nicht den „Teufel, den Sie nicht kennen“ sehen.

Welche Materialien können CO2-Laser und Faserlaser schneiden?

laser engraving machine for wood (17)

Produkte zum Gravieren von CO2-Lasern

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Gravierende Produkte für Faserlaser

Der Vorteil von CO2-Lasern ist, dass sie mit einer Vielzahl von Materialien arbeiten können. Sie können mit organischen Materialien (Nichtmetallen) verwendet werden. Organische Materialien sind Dinge wie Holz, Acryl, Kunststoff, Gummi, Leder und so weiter. Faserlaser werden hauptsächlich bei Metallen eingesetzt.
 
CO2-Laser können jedoch nicht mit einer Vielzahl von Metallen verwendet werden. Das liegt daran, dass einige Metalle von Natur aus stark reflektierend sind. Mit reflektierender Natur meine ich, dass diese Metalle Licht / Laser reflektieren (reflektieren) können. Es ist, als würde man eine Taschenlampe auf einen Spiegel richten und das Licht wird zu Ihnen zurückreflektiert. Metalle wie Aluminium, Kupfer, Gold, Messing und Silber sind stark reflektierend. Wenn das Licht in ein Lasergerät zurückreflektiert wird, kann es beschädigt werden, und die Reparatur des CO2-Lasers kostet Tausende von Dollar! Stellen Sie also sicher, dass Sie dreifach überprüfen, ob die von Ihnen gekaufte Lasermaschine mit dem benötigten Material arbeiten kann, ohne Schäden zu verursachen. CO2-Lasermaschinen haben einen Laserstrahl, der leicht von stark reflektierenden Metallen zurückreflektiert wird. Faserlaser haben einen Laserstrahl mit viel niedrigerer Frequenz.
(Tatsächlich sind fast alle Metalle von Natur aus reflektierend. Es ist nur so, dass einige Metalle stärker reflektieren als andere.)
 
Die kürzeren Wellenlängen von Faserlasern funktionieren möglicherweise gut mit einer Vielzahl von Metallen, jedoch nicht mit organischen/nichtmetallischen Materialien. CO2-Maschinen können auch für organische Materialien wie Holz und Kunststoff verwendet werden. Ein Faserlasergravierer kann einen Brand verursachen, wenn er auf Holz verwendet wird. Wenn es auf Kunststoff verwendet werden soll, kann es schmelzen.
 
Ein CO2-Laser kann mit Metall arbeiten, solange er genügend Leistung (Watt) hat. Sie benötigen etwa 25-150 Watt, um so etwas wie Stahl zu gravieren, und etwa 300 Watt, um es zu schneiden. CO2-Laser müssen auch Sauerstoff als Träger verwenden, um diese Metalle zu schneiden. Beachten Sie, dass zum Gravieren/Markieren von Material weniger Energie (Wattleistung) benötigt wird als zum Schneiden.
 
Ich habe einige Materialien aufgelistet, die in Kombination mit Faserlasern und CO2 verwendet werden können. Ich empfehle dringend, dass Sie online und bei dem Geschäft, bei dem Sie kaufen, doppelt/dreifach überprüfen, ob die Lasermaschine, die Sie kaufen, mit dem Material kompatibel ist, das Sie schneiden möchten.
Materialien, mit denen CO2-Laserschneider arbeiten können.
 
Holz
  1. Acrylfaser
  2. Backstein
  3. Stoff
  4. Delrin
  5. Tuch
  6. Leder
  7. Marmor
  8. Mattes Brett
  9. Melamin
  10. Papier
  11. Polyesterfolie
  12. Pressspan
  13. Gummi
  14. Holzfurnier
  15. Glasfaser
  16. Lackiertes Metall
  17. Fliese
  18. Kunststoff
  19. Kork
  20. Korian
  21. Eloxiertes Aluminium
  22. Materialfaserlaser sind verfügbar.
Aluminium
  1. Wolfram
  2. Hartmetall
  3. Nicht-Halbleiter-Keramik
  4. Chromlegierungen
  5. Lackiertes Metall
  6. Glasfaser
  7. Kohlefasern
  8. Nickel
  9. Kunststoff
  10. Polymere
  11. Gummi
  12. Silber
  13. Gold
  14. Rostfreier Stahl

Wie hoch sind die Anschaffungs- und Betriebskosten?

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Beim Kauf einer Lasermaschine müssen Sie die Gesamtbetriebskosten kennen, um zu sehen, ob Sie eine sinnvolle Investition tätigen. Die Gesamtbetriebskosten sind die Kosten des Lasergeräts beim Kauf und die Kosten für den Betrieb und die Wartung/Reparatur im Laufe der Zeit.
 
Heutzutage sind die Anschaffungs-/Anschaffungskosten eines Faserlasers höher als die eines CO2-Lasers. High-End-Faserlaser beginnen in der Regel bei 40.000 US-Dollar. High-End-CO2-Maschinen beginnen in der Regel bei 10.000 US-Dollar. Im Allgemeinen kosten Faserlaser wahrscheinlich mehr als CO2-Maschinen mit denselben Statistiken und Merkmalen (z. B. Leistung (Watt), Größe, Geschwindigkeit usw.).
 
Die Anschaffungs- oder Vorabkosten einer Lasermaschine sind nur ein Teil der Gleichung. Es ist wichtig, auch die Kosten für Wartung, Betrieb und Reparatur der Lasermaschinen zu berücksichtigen. Manche Leute machen den Fehler, auf den Anschaffungspreis der Lasermaschine zu schauen und zu vergessen, die Betriebskosten zu berechnen. Warten und reparieren Sie Lasermaschinen im Laufe der Zeit. Machen Sie diesen Fehler nicht, besonders wenn Sie das Lasergerät regelmäßig verwenden.

Berechnung der Gesamtbetriebskosten

Typischerweise sind die Gesamtkosten eines CO2-Lasers im Laufe der Zeit höher als die eines Faserlasers. Hier sind einige Dinge, die bei der Berechnung der Gesamtkosten eines Lasers zu berücksichtigen sind.

  1. Verbrauchsmaterialien: CO2-Laser benötigen zum Betrieb ein Gas (z. B. Sauerstoff oder Stickstoff), Faserlaser dagegen nicht. (Faserlaser können Gas für eine bessere Schnittqualität verwenden).
  2. Stromverbrauch: Faserlaserschneider verbrauchen etwa dreimal so viel Energie wie CO2-Laser. Dies bedeutet im Grunde, dass der Faserlaser dreimal weniger Energie verbraucht, um dasselbe zu schneiden.
  3. Wartung/Reinigung von Teilen: CO2-Laser haben Teile wie Spiegel, Turbinen und Wassertanks, die gereinigt und repariert werden müssen. Wenn nicht, können sie kaputt gehen und Sie Geld für Reparaturen kosten. Denken Sie daher daran, auf die Bedürfnisse Ihrer Lasermaschine zu achten. Es kann Ihnen auf lange Sicht viel Geld sparen.
  4. Reparatur: CO2-Laserteile versagen eher als Faserlaserteile. Es wird geschätzt, dass es etwa 50.000 bis 100.000 Stunden dauert, bis eine Faserlasermaschine ausfällt, während es bei CO2 etwa 20.000 Stunden dauert. Faserlaser-Cutter sind das, was man Solid-State-Maschinen nennen würde (fast alle in einem Stück). Das bedeutet, dass sie keine beweglichen Teile haben. Daher ist die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls oder eines nicht funktionierenden Betriebs viel geringer.
  5. Lebensdauer: Jede Maschine geht irgendwann kaputt …… Im Allgemeinen halten High-End-CO2-Lasermaschinen etwa 10-15 Jahre. Fasern können doppelt so lange halten, wenn nicht mehr als dreimal so lange.
Denken Sie daran, diese Punkte zu berücksichtigen, wenn Sie versuchen, die Kosten für den von Ihnen gewählten Lasermaschinentyp zu berechnen. Wenn Sie Materialien nicht oft schneiden und nichtmetallische Materialien wie Holz oder Acryl schneiden müssen, ist eine CO2-Maschine die beste Wahl. Wenn Sie viel Metall schneiden müssen, insbesondere dünnes Metall, dann ist ein Faserlaser möglicherweise die beste Wahl für Sie.
 
Eine andere Sache, an die Sie sich erinnern sollten, die in Ihrer Lasermaschine funktioniert. Das ist Zeit. Sie wissen, was sie sagen, Zeit ist Geld. Wie schnell Ihre Lasermaschine arbeitet, kann einen großen Unterschied im Wert Ihrer Investition ausmachen.
 

Schnittgeschwindigkeit – Wie schnell schneidet Ihr Laser?

 
Faserlasergravierer sind beim Schneiden dünner Bleche (< 8 mm), insbesondere beim Schneiden von Edelstahl, deutlich schneller als CO2-Laser. Bei 1 mm können Faserlaser bis zu 6-mal schneller schneiden als CO 2 -Laser. Bei 5-mm-Papier verringert sich der Unterschied auf etwa das Zweifache.
Die Schneidgeschwindigkeit von dünnen Blechen kann um das 2-3-fache erhöht werden, indem die Leistung der Laserquelle auf 2 kW erhöht wird. Der CO2-Laser kann dünne Bleche schneller schneiden als der Faserlaser. Dies ist bei gleicher Laserleistung möglich. Der Geschwindigkeitsvorteil ist geringer als bei dünneren Blechen.

Schnittqualität – Wie glatt sollen Ihre Kanten sein?

 
Einer der Vorteile von CO2-Lasern beim Schneiden ist, dass ihre Schnittkantenqualität (Schärfe/feinere Kanten) über den gesamten Dickenbereich des Materials hinweg konstant ist. Das bedeutet, dass Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass Ihre Kanten beim Schneiden von dünnem oder dickem Material schlecht aussehen. Je dicker das Material wird, desto weniger effizient ist der Faserlaser beim Durchführen konsistenter Schnitte.
 
Denken Sie daran, dass Faserlasergravierer mit der Zeit immer besser werden. Die Qualität der Dickenschnitte ist heute nicht mehr so ​​schlecht wie in den Anfängen der Faserlaser. Wenn Sie wirklich in Faserlaserschneider einsteigen möchten, sich aber Sorgen um die Schnittqualität machen, sollten Sie sich von der Firma, die Sie kaufen, eine Demo zeigen lassen. Bei Morphy tun wir genau das. Jeder aus der Gegend, wir lassen ihn rein, damit wir die Proben ausschneiden können, die er braucht. Unsere Kunden können sich darauf verlassen, dass ihre Maschinen das gewünschte Produkt schneiden.

Punkte, die beim Kauf einer CO2-VS-Faserlasermaschine zu berücksichtigen sind.

  1. Basierend auf Daten, die ich online gefunden habe, kostet der durchschnittliche Preis eines 4-kW-Laserschneiders 12,73 $/h CO2-Laser pro Tag. Die durchschnittlichen Kosten für einen 4-kW-Faserlaserschneider betragen 6,24 $/Std.
  2. Die Hauptanwendungen von Faserlasermaschinen sind das Schneiden dünner Metalle (0-5 mm) und das Markieren, Gravieren, Glühen, Ätzen und sogar das Schweißen von Metallen.
  3. CO2-Laser können eine Vielzahl von nichtmetallischen Materialien wie Kunststoffe, Textilien und Steine schneiden, markieren und gravieren.
    Faserlasermaschinen nehmen weniger Platz ein als CO2-Lasermaschinen.
  4. CO 2 -Lasermaschinen benötigen Gastanks, Pumpen und Rohrleitungen. Im Gegensatz dazu sind faseroptische Maschinen viel kompakter.

Fazit - Also...... welchen soll man kaufen?

Welche Art von Laser sollten Sie kaufen? CO2 oder Faser? Es hängt alles von Ihren geschäftlichen Anforderungen ab.
Wenn Sie organische oder nichtmetallische Materialien schneiden/gravieren, suchen Sie natürlich nach einem CO2-Laserschneider.
Wenn der Großteil Ihrer Produktion mit dünnen Metallen zu tun hat, sollten Sie die Investition in eine Faserlasermaschine in Betracht ziehen. Mit einer Faserlasermaschine wird Ihre Produktion schneller und die Überstundenkosten sind nicht so hoch wie mit einer CO2-Lasermaschine.
 

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