CO2-Laser
CO2-Laser leiten elektrischen Strom durch ein mit einer Gasmischung gefülltes Rohr und erzeugen so einen Lichtstrahl. An jedem Ende der Röhre befindet sich ein Spiegel. Ein Spiegel reflektiert vollständig, während der andere teilweise reflektiert und einen Teil des Lichts durchlässt. Das Gasgemisch besteht normalerweise aus Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserstoff und Helium. CO2-Laser erzeugen unsichtbares Licht im fernen Infrarotbereich des Spektrums.
Die leistungsstärksten CO2-Laser für Industriemaschinen können mehrere Kilowatt erreichen, diese Laser sind jedoch definitiv die Ausnahme. Typische CO2-Bearbeitungslaser haben eine Leistung von 25 bis 100 Watt und eine Wellenlänge von 10,6 Mikrometern.
Dieser Lasertyp wird am häufigsten zur Bearbeitung von Holz oder Papier (und seinen Derivaten), Polymethylmethacrylat und anderen Acrylkunststoffen verwendet. Es eignet sich auch zur Bearbeitung von Leder, Stoff, Tapeten und ähnlichen Produkten. Es wurde auch bei der Verarbeitung von Lebensmitteln wie Käse, Kastanien und verschiedenen Pflanzen angewendet.
CO2-Laser eignen sich im Allgemeinen am besten für nichtmetallische Materialien, obwohl sie einige Metalle bearbeiten können. Normalerweise können damit dünnes Aluminium und andere Nichteisenmetalle geschnitten werden. Man kann die Leistung eines CO2-Strahls erhöhen, indem man den Sauerstoffgehalt erhöht. Dies kann jedoch für eine unerfahrene Person oder eine Maschine, die für solche Verbesserungen nicht geeignet ist, gefährlich sein.
Faserlaser
Dieser Maschinentyp gehört zur Gruppe der Festkörperlaser und verwendet einen Seed-Laser. Sie verstärken den Strahl mithilfe speziell entwickelter Glasfasern, die ihre Energie aus einer Pumpdiode beziehen. Ihre allgemeine Wellenlänge beträgt 1,064 Mikrometer, was zu einem extrem kleinen Fokusdurchmesser führt. Sie sind im Allgemeinen auch die teuersten der verschiedenen Laserschneidgeräte.
Faserlaser sind grundsätzlich wartungsfrei und haben eine Lebensdauer von mindestens 25,{2}} Laserstunden. Daher haben Faserlaser eine viel längere Lebensdauer als die beiden anderen Laser und können einen leistungsstarken und stabilen Strahl erzeugen. Sie können bei gleicher Durchschnittsleistung 100-mal höhere Intensitäten als CO2-Laser erreichen. Faserlaser können kontinuierliche Strahlen, quasi-kontinuierliche Strahlen oder gepulste Laser sein, die unterschiedliche Fähigkeiten bieten. Eine Unterart der Faserlasersysteme ist der MOPA, bei dem die Pulsdauer einstellbar ist. Dies macht MOPA-Laser zu den flexibelsten Lasern und kann in den unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden.
Faserlaser eignen sich am besten für die Metallmarkierung durch Glühen, Metallgravur und thermoplastische Markierung. Sie eignen sich gut für Metalle, Legierungen und Nichtmetalle, sogar für Glas, Holz und Kunststoffe. Faserlaser-Schneidemaschinen sind äußerst vielseitig und können je nach Leistung eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien bearbeiten. Bei der Bearbeitung dünner Materialien sind Faserlaser die ideale Lösung. Bei Materialien über 20 mm ist die Situation allerdings weniger ideal, es reicht aber auch eine teurere Faserlasermaschine mit einer Leistung über 6 kW.
Nd:YAG/Nd:YVO-Laser
Kristalllaserschneidprozesse können nd:YAG (Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat) verwenden, häufiger werden jedoch nd:YVO-Kristalle (Neodym-dotiertes Yttriumvanadat, YVO4) verwendet. Diese Geräte verfügen über extrem hohe Schneidleistungen. Der Nachteil dieser Maschinen besteht darin, dass sie teuer sein können, nicht nur wegen ihres Anschaffungspreises, sondern auch weil ihre Lebenserwartung 8,000 bis 15,000 Stunden beträgt (Nd:YVO4 ist im Allgemeinen niedriger). ), und die Pumpdioden können sehr teuer sein.
Diese Laser haben eine Wellenlänge von 1,064 Mikrometern und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Medizin und Zahnmedizin bis hin zum Militär und der Fertigung. Im Vergleich der beiden Laser weist Nd:YVO eine höhere Pumpabsorption und -verstärkung, eine größere Bandbreite, einen größeren Pumpwellenlängenbereich, eine kürzere Lebensdauer der oberen Ebene, einen höheren Brechungsindex und eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf. Im Dauerbetrieb weist Nd:YVO bei mittleren bis hohen Leistungen eine ähnliche Gesamtleistung auf wie Nd:YAG. Allerdings ermöglicht Nd:YVO keine so hohen Pulsenergien wie Nd:YAG und der Laser hat eine kürzere Lebensdauer.
Sie können sowohl auf Metallen (beschichtet und unbeschichtet) als auch auf Nichtmetallen, einschließlich Kunststoffen, verwendet werden. In einigen Fällen können sogar einige Keramiken bearbeitet werden. Nd:YVO4-Kristalle wurden in Kombination mit Kristallen mit hohem NLO-Koeffizienten (LBO, BBO oder KTP) verwendet, um die Ausgabe vom nahen Infrarot ins Grüne, Blaue und sogar Ultraviolette zu verschieben, was ihr eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionalitäten verleiht.
Aufgrund ihrer ähnlichen Größe können die Yttrium-, Gadolinium- oder Lutetiumionen durch laseraktive Seltenerdionen ersetzt werden, ohne dass die für die Strahlerzeugung erforderliche Gitterstruktur stark beeinträchtigt wird. Dadurch bleibt die hohe Wärmeleitfähigkeit des dotierten Materials erhalten.