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01Dezember

Was ist ein CO2-Laser?

CO2-Laser – perfekt zum Schneiden von Acryl, Plexiglas, Holz, Textil oder Kunststoff

Bei einem Laser denkt der Laie vermutlich an einen Lichtstrahl, mit dem man Dinge schneiden kann. Der eine oder andere hat vielleicht auch ein Bild der Filmfigur Darth Vader im Kopf, der sein Lichtschwert in Star Wars als Waffe gegen Feinde des Imperiums einsetzt. Schnell wird klar: Bereits für Kinder übt diese eindrucksvolle Technologie eine starke Faszination aus. Doch was verbirgt sich eigentlich dahinter?

Wenn man das Thema Laser genauer betrachtet, kann man sich die Wirksamkeit dieser Technologie vielseitig zunutze machen – es geht um weit mehr als nur das Laserlicht. Daher unterscheidet man heute eine Vielzahl von Lasermaschinen mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten: Eine davon ist der CO2-Laser.

Kohlendioxid- bzw. CO2-Laser kurz erklärt

Der Kohlendioxid- bzw. CO2-Laser zählt neben dem Faserlaser zu den wichtigsten Lasermaschinen für die industrielle Nutzung. Entwickelt wurde er Mitte der 60er Jahre in den USA von dem Laserphysiker Kumar Patel.  Die Bezeichnung CO2-Laser bedeutet, dass es sich um einen elektrisch angeregten Laser handelt, der Kohlendioxid als Lasermedium nutzt. Deshalb zählt er auch zur Gruppe der sogenannten Gaslaser. Er besitzt eine Wellenlänge im Infrarotbereich – zwischen 9 und 11nm (meist bei 10.600 nm) – und wird häufig in der Chirurgie bzw. Medizin, für organische Werkstücke oder in der industriellen Metallbearbeitung eingesetzt. In den hochwertigen CO2-Lasergravierern von JustLaser sind besonders langlebige, konstant starke Synrad-Laserquellen verbaut.

Der hohe Wirkungsgrad bis zu 15 Prozent bei vergleichsweise niedrigen Anschaffungskosten macht den CO2-Laser zum beliebten Tool für den Einsatz im Dauerbetrieb. Je nach Bedarf können auch höhere mittlere Ausgangsleistungen bis 80 kW und Pulsenergien bis 100 kJ erreicht werden. Bei der Wahl eines CO2-Lasergravierers von JustLaser profitieren Sie von der jahrzehntelangen Erfahrung unseres Teams, das Ihnen stets das für Ihre individuellen Ansprüche perfekte Paket anbietet. Die JustLaser CO2-Lasergravierer zählen dabei zu den serienmäßig am besten ausgestatteten Lasersystemen der Branche.

Wie funktioniert ein CO2-Laser?

Beim CO2-Laser werden elektromagnetische Wellen im Megahertzbereich in eine Mischung aus mehreren Gasen – CO2, Stickstoff und Helium – eingestrahlt. Auf diesem Weg werden die CO2-Moleküle angeregt und auf ein höheres Energieniveau  gebracht. In den CO2-Molekülen ist diese Energie nun in Form von Vibration oder Rotation gespeichert. Wenn es dann zum Aufeinandertreffen eines Infrarot-Photons mit einem angeregten CO2-Molekül kommt, wird diese Energie als Photon abgegeben. Gibt es genügend angeregte CO2-Moleküle, steigt die Anzahl der so erzeugten Photonen exponentiell. Bei diesem Prozess der sogenannten „stimulierenden Emission“ entsteht ein Laserstrahl, der dann mittels Spiegel im JustLaser Laserschneider genau auf das Werkstück gerichtet werden kann. Unmittelbar über dem zu bearbeitenden Stück ist ein Schneidkopf platziert, der den Laserstrahl entsprechend auf die gewünschte Stelle lenkt. Das Werkstück wird an der jeweiligen Stelle stark erhitzt, durch eine Sauerstoffzugabe wird der Schneidprozess zusätzlich unterstützt. Die Temperatur liegt beim Gravieren oder Schneiden mittels CO2-Laser über der individuellen Verdampfungstemperatur des Materials. So kommt es an dieser Stelle zur gewünschten Gravur oder dem gezielten Schnitt.

Arten von CO2-Lasern

Je nach Bauform entscheidet man in vier Typen von CO2-Lasern:

  • Längs- und quergeströmter Laser

Laser mit hoher Ausgangsleistung werden häufig als längs- oder quergeströmte Laser gebaut. Das Funktionsprinzip basiert auf einem speziellen Gasgemisch, das kontinuierlich mit Hilfe einer Vakuumpumpe durch die Entladungsröhre gesaugt wird. Aufgrund der Gleichstromentladung wird das im Lasergas enthaltene Kohlendioxid zu Sauerstoff und Kohlenmonoxid aufgespalten. Damit die Verlustwärme möglichst effizient abtransportiert werden kann, sind mehrere Pumpen ins Rohrsystem integriert, die das Lasergas kontinuierlich umwälzen.

  • Wellenleiterlaser

Bei Wellenleiterlasern werden zwei Elektroden als Wellenleiter eingesetzt. Die Verlustwärme wird über einen quaderförmigen Resonator abgeführt. Dieser hat eine relativ große Oberfläche und ein geringes Volumen, wodurch ein effizienter Abtransport gesichert ist.

  • TEA-Laser

Ist ein CO2-Laser gewünscht, der sehr hohe Gasdrucke bis zu einem Bar bei Pulsdauern bis zu 100 ns möglich macht, kommt der TEA-Laser zum Einsatz. TEA steht für „transverse electric excitation at atmospheric pressure“, also eine elektrische Entladung, die transversal zur optischen Achse verläuft, bei einem Gasdruck, der dem Atmosphärendruck entspricht.  

  • Abgeschlossener Laser

Bei dieser Form des CO2-Lasers wird dem Gasgemisch Wasserdampf, Wasserstoff und Sauerstoff beigemischt. Dadurch wird das entstehende Kohlenstoffmonoxid über eine Platinelektrode gezielt zu Kohlenstoffdioxid reagiert.

Einsatzmöglichkeiten des CO2-Lasers

CO2-Laser bieten viele Vorteile und eignen sich zum Schneiden, Schweißen und Beschriften diverser Materialien. Die flexiblen JustLaser CO2-Lasergravierer sind individuell gestaltbar – je nachdem, welche Applikation für Ihren Bedarf von Vorteil ist. Dünne organische Materialien werden im Leistungsbereich zwischen 100 und 400 Watt bearbeitet. Bei höherer Leistung (1 bis 6 Kilowatt) findet der CO2-Laser in der industriellen Bearbeitung von Metall oder beim oxidfreien Laserschneiden Verwendung. Die hochwertigen CO2-Lasermaschinen von JustLaser eignen sich bestens zum Einsatz in der Automobilindustrie, Medizin oder Bekleidungsindustrie.

Welche Materialien werden mittels CO2-Laser bearbeitet?

CO2-Lasergravierer von JustLaser

Mit einem CO2-Lasergravierer von JustLaser haben Sie alles, was Sie für die Bearbeitung Ihrer Materialien brauchen. Jahrzehntelange Erfahrung macht unser Team zu echten Experten, die Ihren CO2-Lasergravierer als fertiges Paket für Sie konfigurieren. Unsere Lasergravierer zählen zu den serienmäßig am besten ausgestatteten Lasersystemen der Branche. In all unseren CO2-Lasermaschinen sind die besonders langlebigen, konstant starken Synrad-Laserquellen verbaut. In diesen Leistungsklassen ist Synrad weltmarktführender Hersteller von Laserquellen. So wird dabei das Lasermedium von einem vollversiegelten Vollmetallsystem eingeschlossen, ein einzigartiges und patentiertes System. Bei ausgezeichneter Strahlqualität können Synrad CO2-Laser – völlig wartungsfrei – rund um die Uhr im Dauerbetrieb eingesetzt werden. Selbst unter widrigen Bedingungen ergeben sich qualitativ hochwertige Ergebnisse, die auch höchsten Ansprüchen gerecht werden. JustLaser bietet darüber hinaus standardisiert exklusive Features wie zum Beispiel einen Aluminiumgitter-Schneidetisch mit Vakuumfunktion, die LED-Innenraumbeleuchtung und Beschleunigungswerte, die zu den höchsten am Markt zählen.

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