Laser Cutting Machines: “Ist nun die Zeit der Laser gekommen?”; Etiketten-Labels; June 2007

Wiederbesuch der Vorteile des Laserschneidens

Von Bill Knotts, Spartanics

Als das Laserschneiden zum ersten Mal auf die verarbeitende Industrie traf, waren viele Etikettenverarbeiter beeindruckt von den Verheißungen der Laserschneidetechnik. Sie entschieden sich aber mit dem Kauf von werkzeuglosen digitalen Schneidesystemen abzuwarten, weil sie einfach noch nicht schnell genug waren. Die neueste Generation der besten Laserschneidesysteme ihrer Klasse können aber als Produktionswerkzeuge verwendet werden und es ist an der Zeit, das Für und Wider von werkzeugbasierendem gegen werkzeuglosem Schneiden erneut abzuwägen. Folgendes beachtend—

Erstens: Eine kurze Zusammenfassung, wie die Laserschneide-Technologie funktioniert…

Laser schneidet durch Schmelzen der Materialien auf dem Weg des Laserstrahls. Die geeigneten Typen von Lasersystemen zum Schneiden für die verarbeitende Industrie sind pulsierende CO2 Laser. Es gibt zwei grundlegende Ausführungen – Portalsysteme, die im Grunde XY-Plotter sind, die den Laser um die auszuschneiden Etiketten führen und Galvo-Systeme, die kleine Korrekturen im Umlenkwinkel vornehmen um so den Laserstrahl in verschiedene Richtungen zu bewegen.

Die Ausführung macht die Galvo-Systeme von Natur aus schneller als die Portalsysteme, welche wirklich sehr tauglich für großformatige Arbeiten sind, die nicht kosteneffektiv durch Mehrfach-Galvolaser erstellt werden können. Die kleinen Anpassungen im Umlenkwinkel, die die Galvo-System-Laserstrahlen in kürzester Zeit umlenken, bedeuten, dass diese sehr schnell gemacht werden können.

Es gibt eine Reihe von technologischen Fortschritten, die kombiniert, ein heutiges Laserschneidesysteme zu einem sehr funktionalen Produktionswerkzeug machen. Zum einen bringen die Laserhersteller von Jahr zu Jahr immer bessere Lasermodelle zu immer niedrigeren Preisen auf den Markt. 200 Watt und 400 Watt-Laser sind jederzeit zu sehr günstigen Preisen zu haben, was nicht der Fall war, als die ersten Laserschneidesysteme in die verarbeitende Industrie eingeführt wurden. Diese Laser mit hoher Nennleistung schneiden bei einigen Materialien wesentlich schneller. Zweitens: Nicht nur die Geschwindigkeit der Laser wurde verbessert, sondern auch die Laserstrahlen, die diese produzieren. Mit diesen besser geformten Strahlen ist es für die Galvo-Systeme möglich, den Strahl schneller zu steuern, ohne die Qualität des Schnittprozesses zu vernachlässigen. Drittens: Und wahrscheinlich am wichtigsten sind die vielen Softwareverbesserungen in den heutigen, wesentlich besser optimierten Systemen. Diese bessere Software spart in den meisten Einzelprozessen Millisekunden, die zusammengenommen eine signifikative Zeitersparness über den Gesamtprozeß ergeben, was eine enorme Verbesserung der Geschwindigkeit gegenüber den Lasersytemen der 1. Generation mit der selben Nennleistung darstellt.

Diese verbesserte Software in der heutigen hochqualitativen Laserschneide-Technology wirk sich nicht nur auf die Geschwindigkeit aus, sondern ermöglicht auch eine wesentlich höhere Schnittqualität, ohne die ärgerlichen Burn-Throughs und den verräterischen Nadelstichen an scharfen Ecken, einem Problem der früheren Generationen von Laserschneidesystemen. Im Wesentlichen ist das, was die Software jetzt besser macht, die Synchronisation des Pulsierens des Laserstrahls mit den Etiketten und den besonderen geometrischen Eigenschaften. Die bessere Synchronisation ist es, warum die Laserschneidetechnology von heute die mit den Werkzeug basierenden Systemen mögliche Qualität überholt hat. Zum Beispiel, jeder Werkzeug basierende Schneideprozess hat Probleme in der Bewegung von Ecken von unter 30º, dieses aber stellt für ein heutiges Laserschneidesystem keine Herausforderung mehr dar. Ein anderer Vorteil der Benutzund eines Laserschneidesystems ist der, dass man durch die Benutzung von einem Lasersystem die mechanischen Knicke vermeiden kann, die erforderlich sind, um die Etiketten vom Trägermaterial zu lösen. Die besten Laserschneidesysteme können Löcher genauso groß schneiden, wie der Durchmesser des Laserstrahles von 250 Mikron (0,25 mm).

Ein Wort zur Vorsicht — Es ist wichtig, die Laserschneidetechnologie vollständig zu prüfen, bevor Sie diese kaufen. Viele der Lasersysteme werden heute am Markt verkauft und benutzen Standardlaser, die nicht für die verarbeitenten Anwendungen angepasst sind und nicht über die Softwareverbesserungen zur besseren Synchronisation der Laserstrahlen mit Etikettengoemetrie verfügen. Eine gute Untersuchung beginnt normalerweise mit der Übersendung von Mustern von Substraten und Vorlagen von besonderen Anwendungen, um sicher zu gehen, dass die Etiketten ohne Burn-Throughs oder Nadelstiche ausgeschnitten werden, welche schlecht geformte und gesteuerte Laserstrahlen verursachen. Viele schließen vor dem Kauf Herstellerserviceverträge ab, die von namenhaften Herstellern von Laserschneidesystemen vor dem Kauf angeboten werden als als erweiterte Produktionsversuche.

Einmal überprüft, ob ein bestimmtes Laserschneidesystem die Qualitätsanforderungen der Anwendungen erfüllt, ist man in der Lage, reale Vorteile durch die Benutzung von Laserschneidesystemen in einem Etiketten verarbeitenden Betrieb zu erzielen. Der größte Vorteil ist der, alle Werkzeugprobleme zu vermeiden, die sonst bewältigt werden müssen. Werkzeugherstellung verursacht immer Zusatzkosten und Verzögerungen. Tatsächlich können Verarbeiter Nischen im Bereich der geringen Losgrößen erschließen, denn sie vermeiden die Zeitverzögerungen, die bei Werkzeug basierten Systemen anfallen und sehr signifikant sein können, und können dadurch Aufträge wesentlich schneller mit werkzeugfreien (Laser basierten) Schneidesystemen ausführen. Die guten Laserschneidesysteme importieren Entwürfe von jedem Vektor basierenden Zeichensystem, wodurch die Einrichtzeit in Minuten abgeschlossen werden kann, was ein wichtiger Beitrag ist für schnelle Auftragsausführungszeiten mit Laserschneidesystemen für alle Verarbeiter, um Marktnischen mit kleinen Losgröße zu entwickeln.

Ein anderes großes Plus der Laserschneidetechnologie ist seine Vielseitigkeit. Laserschneidesysteme sind in der Lage, eine große Bandbreite von Schneide- und Markierungsarbeiten, einschließlich Kiss-Cutting, Durchschneiden, fortlaufende Nummerierung, individuelle Perforationen, Falten, usw. auszuführen. Sie können eine große Bandbreite von Materialen verarbeiten, wie Papier, Kunststoff, Folien, dünne Metalle, Textilien, Aufkleber und scheuerndes Trägermaterial. Ein deutlicher Unterschied der Laserschneidetechnologie von der auf Werkzeugen basierenden Schneidetechnologie ist die Fähigkeit, sehr genau ganz dünne und leichte Kunststoffmaterialien scheiden zu können. Auch ist es möglich PVC zu schneiden, wenn zusätzliche Komponenten nahe dem Laserstrahl zum Schutz der Maschine vor Korrosion durch die beim PVC-Schneiden entstehenden Nebenprodukte, und entsprechende Filteranlagen, um die Bediener vor den gesundheitsgefährdenden Dämpfen zu schützen, angebracht werden.

Es gibt aber auch Grenzen für Laserschneidesysteme. Auch wenn die genaue Definition von „Dick“ sich ändert und vom Material abhängt liegt Laserschneiden von dicken Plexiglassubstraten weiterhin jenseits der heutigen Systemmöglichkeiten, da gewöhnlich eine Verfärbung eintritt. Wenn das Plexiglas zu dick für das Laserschneiden ist, ist die beste Lösung, es mit hochpräzigen optischen gesteuerten Stahlbändern oder harten Schneidewerkzeugen mit einer Genauigkeit von +/- 0,1 mm zu schneiden.

Für besonders lange Schnitte von mehreren hundert oder tausend linearen Metern, spielen die Werkzeugkosten in den Gesamtkosten nur eine untergeordenete Rolle. Ebenso sind die Verzögerungen zum Umrüsten unwichtig. Werkzeugbasierte Scheindesysteme (rotierende Schneidemesser, optische gesteuerte Abkantpressen, Walzenpressen) werden hier weiterhin die bessere Wahl zum Schneiden bleiben. Für diese grossen Aufträge können Werkzeuge angefertigt werden, um zuverlässig die erforderlichen Details der Etikettengeometrie handzuhaben. Hier besteht nur ein geringer Vorteil für Laserschneidesysteme, eben weil auch modernsten Hochleistungssyteme noch langsamer sind.

Zusammenfassung

Während das Prototyping on the Fly ein nennenswerter Vorteil für Laserschneidesysteme ist, ist es falsch zu glauben, dass diese Technologische Nische nur auf Protypen ähnliche Herausforderungen beschränkt ist. Die Fähigkeit, die anhaftenden Begrenzungen der Werkzeug basierenden Schneidesysteme zu umgehen, in Kombination mit der verbesserten Entwicklung von besseren Laserschneidesystemen, macht diese ebenso geeignet für Aufträge mit langen Schnitten, insbesondere wenn diese Aufträge besondere Eigenschaften zusätzlich zu den Möglichkeiten der Werkzeug basierten Systeme erfordern.

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