Lasertechnologie für Schreiner- und Tischler: So geht’s!

Talentierter Strahl

Plattenaufteilen, Werkstücke schneiden und gravieren – alles ohne Werkzeugverschleiß, der Zeit und Geld kostet. Das ist der Mythos der Lasertechnologie. Ob das so stimmt, was die Technologie kann, worauf man achten muss und wie die Laserbearbeitung in Schreinereien und Tischlereien genutzt werden kann, lesen Sie im folgenden Beitrag.

BM-Redaktion, Lukas Petersen

Um dem Thema Lasertechnologie auf den Grund gehen zu können, waren wir zu Besuch bei Maschinen-Grupp in Nattheim. Das Maschinen-Fachhandelshaus für Schreiner und Tischler vertreibt seit kurzer Zeit auch CO2-Lasermaschinen. Die zwei Spezialisten Rüdiger Finkel und Andreas Kaiser zeigten uns die PC13/90M-260W von PerezCamps im Livebetrieb. Die Maschine ist je nach Ausstattung ab ca. 30 000 Euro erhältlich.

Mythos verschleißfrei

Materialien zu bearbeiten, ohne dass Werkzeug verschlissen wird und somit Folgekosten entstehen, geht leider nicht. Das gilt im Grunde auch für Lasermaschinen, genauer gesagt: für die Laserröhre und die Optik (Linsen und Spiegel, die den Laser bündeln und richten). Man muss sie zwar nicht zum Schärfen geben, wie ein „normales“ Werkzeug – allerdings ist die Optik zu pflegen und die Röhren halten nicht ein Leben lang.

Die Lebensdauer einer Röhre lässt sich nicht exakt vorhersagen. Je nach Intensität der Nutzung und Stillstandzeit der Maschine beträgt sie ca. fünf bis acht Jahre oder rund 2000 Arbeitsstunden. Die Jahresangaben bei Laserröhren folgen aus der Tatsache, dass die Röhren auch an Leistung verlieren, wenn sie nicht genutzt werden.

Drei Anwendungsbereiche

Im Schreiner- und Tischlerhandwerk gibt es drei verschiedene Anwendungen. So können Materialien geschnitten, markiert und graviert werden. Schneiden lassen sich nicht nur Holz und Holzwerkstoffe, sondern z. B. auch Filz, Schaumstoff, Kartonagen, Textilien, Leder und Kunststoffe. Dabei sind beliebige Formen bzw. Konturen möglich, auch mit engsten Radien oder mit spitzen Innenecken.

Markieren lassen sich Werkstücke beispielsweise mit Barcodes oder anderen produktionsrelevanten Informationen. Vielfältige Möglichkeiten der dekorativen Oberflächengestaltung bietet das Gravieren. Mit diesem Verfahren können z. B. beliebige Bilder oder auch das Firmenlogo über Holz und Holzwerkstoffe hinaus auf unterschiedlichste weitere Materialien gelasert werden: Keramik, Porzellan, Vollkern-HPL und sogar Glas.

Planung ist ein Muss

Grundsätzlich muss jeder Betrieb vorab entscheiden, für was genau die Lasermaschine genutzt werden soll. So muss z. B. klar sein, welche Materialien bearbeitet werden – nur Holz und weitere organische Werkstoffe oder auch Metalle. Bei organischen Werkstoffen muss immer ein CO2-Laser verwendet werden. Reine Metallverarbeiter arbeiten hingegen mit Faserlasern.

Sollen beide Materialarten bearbeitet werden, gibt es zwei Möglichkeiten: Kombimaschinen, die beide Laserquellen an Bord haben, oder Maschinen mit CO2-Laser, bei denen für die Metallbearbeitung ein spezielles Gas zugeführt wird. Letzteres ist übrigens bei der CO2-Lasermaschine PC13/90M-260W von PerezCamps der Fall, die wir bei Grupp intensiv unter die Lupe genommen haben.

Weiterhin ist es wichtig zu wissen, welche Bearbeitungen mit der Maschine erfolgen sollen – also ob Werkstücke zu schneiden, zu gravieren und/oder zu markieren sind. Natürlich sollten auch die Werkstückabmessungen (Länge, Breite, Höhe) bekannt sein. Aus den gesammelten Anforderungen erschließen sich die Dimensionen der Maschine, die Laserart(en) sowie die benötigte Leistung.

Auf die Leistung kommt es an

Der größte Leistungsbedarf fällt beim Schneiden an. So lässt sich als Faustregel formulieren: Je mehr Leistung (Watt) der Laser einer Maschine hat, desto dickere Werkstücke können geschnitten werden.

Die Laserröhren kleinerer Maschinen weisen bis zu 60 Watt auf. Damit können Holz und Holzwerkstoffe bis zu einer Materialdicke von ca. 12 mm durchtrennt werden. Die Leistungen größerer Maschinen betragen zwischen 80 und über 300 W. Mit ihnen sind Materialstärken bis ca. 25 mm zu bewältigen. Wenn dickeres Material geschnitten werden soll, gibt es große Lasermaschinen mit Leistungen von weit über 1000 W.

Wer nur selten dickeres Material schneidet, kann auf die altbewährte Methode zurückgreifen, das Werkstück in mehreren Durchgängen zu bearbeiten. Dabei gilt es, die richtige Kombination aus Vorschubgeschwindigkeit und Laserintensität zu finden. Aber Achtung: Die Laserintensität kann nicht beliebig heruntergeregelt werden. Deswegen sind Markier- und Gravierarbeiten mit sehr leistungsstarken Lasern nur bedingt möglich.

Jeder Werkstoff ist individuell

Neben der Laserleistung spielt natürlich der Werkstoff selbst eine ganz entscheidende Rolle. So verhält sich jedes Material bei der Bearbeitung anders. Aluminium z. B. lässt sich schlecht bis gar nicht bearbeiten, weil die Reflexion für Schwierigkeiten sorgt.

Weiterhin führen Komponenten wie Klebstoffanteil bei Plattenwerkstoffen, der Harz- und/oder Ölgehalt bei Vollholz sowie die Dichte und die dazugehörige Faserstruktur zu teilweise völlig unterschiedlichen Bearbeitungsparametern.

Deswegen ist das Materialverhalten der Werkstoffe jeweils immer erst durch Versuche an der Lasermaschine zu testen. Mit Schneid- und Graviertests können die Parameter für jedes Material und den dazugehörigen Bearbeitungsschritt gespeichert werden.

Achtung: Da Lasern ein Verbrennungsprozess ist, bei dem ein Stoff in den gasförmigen Zustand überführt wird, ist eine verbrannte Kante fast unvermeidbar. Einzige Ausnahme sind sehr homogene Materialien wie beispielsweise hochwertiges, gegossenes Acrylglas.

Die Software wird mitgeliefert

Bei den meisten Herstellern ist im Lieferumfang die passende Software für die Lasermaschine enthalten. Diese dient zur Ansteuerung und Überwachung der Maschine und ist gleichzeitig Zeichenprogramm. Im Falle der Perez-Lasermaschine wird die Software auf einem externen Rechner installiert. Für den Programmexport muss dieser per USB-Kabel mit der Maschine verbunden sein.

Mit dem Programm lassen sich jegliche Formen und Bilder darstellen und für die Fertigung aufbereiten. Grundsätzlich können alle Dateiformate importiert werden, die Pixel- und Vektordarstellungen beinhalten. Jedoch wird durch Verwenden von DXF-Dateien der Bearbeitungsaufwand deutlich verringert.

Teilweise bieten Laser-Hersteller auch Direktverknüpfungen vom betriebseigenen (CAD-) Zeichenprogramm zur Lasermaschine an.

Absaugung mit und ohne Filter

Lasermaschinen dürfen aufgrund von Brandgefahr nicht in vorhandene Absaugungen integriert werden und sind deshalb einzeln abzusaugen. Die kostengünstigste Art ist ein externer Ventilator, der die Luft direkt nach draußen leitet. Bei Materialien, die Schadstoffe enthalten, müssen Filter eingesetzt werden.

Laserklassen definieren Sicherheit

Alle Lasermaschinen sind in Laserklassen eingeteilt, die dem Anwender grundsätzlich Aufschluss darüber geben, welche Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten sind. Die Klassen beginnen bei 1 (sicherste Klasse) und enden bei 4. In den Klassen 1 und 2 sind keine zusätzlichen Schutzvorkehrungen nötig.

In Klasse 3 muss der Betrieb einen Laserschutzbeauftragten haben und der Maschinenbediener eine Schutzbrille tragen. Zusätzlich ist die Maschine meldepflichtig.

In Klasse 4 muss das Gerät zusätzlich in einem abgesicherten Raum stehen, dessen Zugänge bei der Bearbeitung abgeriegelt sind und der an den Eingängen mit Warnsignallampen ausgestattet ist. Es wird empfohlen, bei allen Klassen einen CO2-Feuerlöscher in Maschinennähe bereitzustellen.

www.grupp.de


Das ist mir aufgefallen

Zu Star-Wars-Zeiten undenkbar

Eins ist klar: Neue Technologien erfordern Kosten und Zeit, um sie kennenzulernen. Allerdings ist die Nutzung der Lasertechnologie anderen Technologien sehr ähnlich und dadurch schnell umsetzbar.

Aber: Probieren geht auch hier ganz klar über Studieren. Wer dies will und schafft, kann z. B. die eigene Marke mit wenig Aufwand auf seinen Produkten verewigen. Auch anspruchsvolle Intarsienarbeiten, die in vielen Schreinereien längst „ausgestorben“ sind, lassen sich mit Lasertechnologie wirtschaftlich anfertigen.

Lukas Petersen, BM-Redaktion

 

Die CO2-Lasermaschine mit 260W von PerezCamps im Einsatz: