IkbenBint.nl
Home Artikelen Tools Woordenboek Bronnen Over ons Veelgestelde vragen Contact

Lasersnijden

Innovaties en Moderne Technologieën L
Terug naar woordenboek

Definitie

Lasersnijden is een thermische bewerkingstechniek waarbij een sterk gefocuste lichtbundel materiaal lokaal smelt of verdampt om uiterst nauwkeurige scheidingen aan te brengen.

Omschrijving

Het draait om de focus. Een laserbron produceert een lichtstraal die via spiegels of fiberkabels naar de snijkop reist, waar een lens de energie bundelt tot een brandpunt van fracties van een millimeter. Op dat punt is de hitte zo intens dat staal, aluminium of kunststof direct bezwijkt. De computer stuurt de kop aan. Millimeterwerk op topsnelheid. Tegelijkertijd spuit een snijgas onder hoge druk het gesmolten materiaal weg, wat een braamvrije snede oplevert die zelden nabewerking behoeft. Het is een contactloze methode, waardoor mechanische spanningen in het werkstuk nagenoeg ontbreken en vervorming tot een minimum beperkt blijft. Of het nu gaat om dunne plaat of dikkere profielen, de snelheid en herhaalbaarheid maken het tot de standaard in de moderne metaalbewerking.

Uitvoering en procesgang

De aansturing geschiedt digitaal. Een CNC-gestuurde snijkop volgt de ingeladen vectoren nauwkeurig op de millimeter. Geen fysiek contact. De kop zweeft boven de plaat terwijl een capacitieve sensor de exacte hoogte bewaakt. Variaties in materiaaldikte of lichte welvingen in de plaat worden zo direct gecompenseerd. Bij de start doorboort de laser het materiaal op een insteekpunt buiten de eigenlijke contour. Dit voorkomt beschadiging van het definitieve werkstuk.

Het materiaal rust op een bed van lamellen of pennen. Dit minimaliseert het contactoppervlak en voorkomt dat de laserstraal na het doorsnijden via de tafel terugkaatst tegen de onderzijde van het werkstuk. Tijdens de beweging worden procesgassen onder hoge druk door de snijnozzle geperst. De keuze van het gas is bepalend voor het resultaat:

  • Zuurstof ondersteunt de verbranding bij dikker koolstofstaal, waardoor de snijsnelheid toeneemt.
  • Stikstof wordt toegepast bij roestvast staal en aluminium om oxidatie te voorkomen en een glanzende snijkant te behouden.
  • Perslucht dient als economisch alternatief voor dunne plaatmaterialen waarbij de afwerking minder kritisch is.

De machine werkt vaak met een shuttlesysteem. Terwijl de laser binnen de omkasting snijdt, kan de operator buiten de veiligheidszone de vorige plaat lossen en een nieuwe beladen. Snelheid is leidend. Bij complexe geometrieën past de software de voedingssnelheid dynamisch aan om de warmte-inbreng in hoeken te beheersen. Restmateriaal en kleine uitsparingen vallen door het rooster in een opvangbak, waarna de gesneden onderdelen direct klaar zijn voor verdere verwerking in de productieketen.

De bron: CO2 versus Fiber

De techniek valt of staat bij de laserbron. Decennialang was de CO2-laser de onbetwiste koning in de werkplaats. Een gasmengsel produceert hier de lichtstraal. Deze lasers zijn breed inzetbaar. Ze snijden metaal, maar blinken ook uit in niet-metalen zoals hout, kunststoffen en glas. De straal wordt via spiegels naar de snijkop geleid. Een kwetsbaar systeem, maar met een sublieme snijkwaliteit bij dikkere materialen. Tegenwoordig domineert de fiberlaser de markt. Hier wordt de laserstraal opgewekt in een actieve glasvezel en via een flexibele fiberkabel naar de kop getransporteerd. Geen spiegels nodig. De golflengte is ongeveer tien keer korter dan die van een CO2-laser. Dit zorgt voor een veel hogere absorptie in metalen. Het resultaat? Ongekende snelheden in dun plaatwerk. Bovendien is de fiberlaser energiezuiniger. Voor reflecterende materialen zoals koper en messing is dit de enige logische keuze, omdat de straal minder snel terugkaatst in de bron.

Procesvarianten en materiaaldynamiek

Binnen het snijproces maken we onderscheid op basis van de interactie tussen de straal en het materiaal. Bij smeltsnijden (vaak met stikstof) smelt de laser het materiaal en blaast het gas de vloeibare massa weg. Dit is essentieel voor roestvast staal. Geen oxidatie. De snijkant blijft blank. Brandsnijden daarentegen gebruikt zuurstof als snijgas. De zuurstof reageert met het metaal, wat extra hitte genereert. Een exotherme reactie. Hierdoor kun je met relatief weinig laservermogen door dikke platen koolstofstaal komen, al ontstaat er wel een oxidelaagje op de snijkant. Voor uiterst dunne toepassingen of specifieke kunststoffen bestaat sublimatiesnijden. Het materiaal smelt niet eerst, maar gaat direct over van vaste vorm naar gasfase. Geen bramen. Minimale hittebeïnvloede zone. Dit is precisiewerk op de vierkante micrometer. Naast vlakke platen zien we ook steeds vaker buislasersnijden. Hierbij roteert een profiel of buis onder de snijkop, waardoor complexe verbindingen en uitsparingen in 3D-vormen mogelijk zijn. Verwar dit niet met plasmasnijden. Plasma is sneller bij extreme diktes maar veel grover. Laser is de chirurg, plasma de sloper.

Praktijktoepassingen in de bouw en techniek

In de gevelbouw vormt lasersnijden de basis voor complexe esthetiek. Een architect ontwerpt een geperforeerde schil van cortenstaal met duizenden unieke openingen. De laser volgt het digitale patroon feilloos. Geen dure ponsstempels nodig. Elk paneel is anders, maar de precisie blijft constant. De snijkanten zijn direct weersbestendig.

Interieurbouw vraagt om een andere benadering. Denk aan maatwerk roestvaststalen achterwanden in een grootkeuken. Uitsparingen voor stopcontacten en leidingwerk moeten op de millimeter kloppen. Dankzij het snijden met stikstof blijven de randen glanzend en braamvrij. Directe montage is mogelijk. Nabewerken hoeft niet. Dat scheelt kostbare uren in de werkplaats.

Staalconstructies profiteren van snelheid en herhaalbaarheid. Voetplaten voor kolommen, compleet met boutgaten, rollen in hoog tempo van de machine. Zelfs dikke platen van 20 millimeter vormen geen barrière voor de moderne fiberlaser. De gaten lijnen altijd perfect uit met de ankers in de betonfundering. Foutmarges verdwijnen nagenoeg volledig.

Ook bij renovatie is de techniek onmisbaar. Een monumentaal hekwerk mist een sierlijk ornament. Een scan van een bestaand deel wordt vertaald naar een snijbestand. De laser snijdt uit een nieuwe staalplaat een exacte kopie van het origineel. Oud ontmoet nieuw. De authentieke uitstraling blijft behouden zonder ambachtelijk smeedwerk tegen torenhoge kosten.

Kaders voor veiligheid en emissies

Machineveiligheid en Europese richtlijnen

Een laserstraal is onzichtbaar maar meedogenloos. Daarom vormt de Europese Machinerichtlijn de basis voor elke lasersnij-installatie in de werkplaats. Fabrikanten zijn verplicht een CE-markering aan te brengen. Dit is geen decoratie. Het bewijst dat de machine voldoet aan strenge veiligheidseisen om ongevallen met de hoogenergetische straal te voorkomen. De afscherming van de snijkamer is hierbij cruciaal. Gebruik van lasers uit Klasse 4 vereist een volledig gesloten behuizing; direct of gereflecteerd licht kan immers onherstelbare schade aan ogen en huid toebrengen binnen een fractie van een seconde.

Normen voor technische uitvoering

Specifieke normen zoals de NEN-EN-ISO 11553 sturen de technische veiligheid van laserbewerkingsmachines aan. Het gaat hierbij niet alleen om de hardware. Ook de interactie tussen mens en machine staat centraal. Voor de bouwsector is de koppeling met de EN 1090-norm essentieel. Deze norm regelt de executie van staal- en aluminiumconstructies. Bij lasersnijden verandert de microstructuur aan de snijkant door de intense hitte-inbreng. De hardheid van deze rand mag bepaalde limieten niet overschrijden om de laskwaliteit of de hechting van conserveringssystemen te garanderen. Inspecteurs controleren hier scherp op bij constructieve onderdelen.

Milieu en werkomgeving

Dampen zijn een risico. Bij het verdampen van metaal, en zeker bij gecoate platen, komen schadelijke stoffen en fijnstof vrij. De Arbowet verplicht werkgevers tot een gezonde ademlucht. Bronafzuiging is de standaard. Maar er is meer. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) stelt grenzen aan wat er via de dakdoorvoer naar buiten mag worden geblazen. Filtersystemen moeten de uitstoot minimaliseren om te voldoen aan de omgevingsvergunning. Regelmatig onderhoud en metingen aan deze filters zijn geen vrijblijvende optie. Het is pure noodzaak voor de bedrijfscontinuïteit.

Historische ontwikkeling van lasersnijden

Het begon in 1960. Theodore Maiman demonstreerde de eerste werkende laser, maar de industrie zag het destijds nog als een oplossing op zoek naar een probleem. Een futuristisch curiosum. Pas in 1965 volgde de eerste praktische toepassing in een productieomgeving; Western Electric zette een laser in om gaten te boren in diamanten trekstenen. De enorme hardheid van diamant was geen partij voor de geconcentreerde lichtbundel.

De echte kanteling voor de bouwsector en zware industrie vond plaats in 1967. Peter Houldcroft in Cambridge realiseerde een doorbraak door een zuurstofstraal aan de laserstraal toe te voegen. Gasgeassisteerd snijden. Dit maakte het proces pas echt geschikt voor metalen. Plotseling kon men met precisie door staalplaten snijden zonder het materiaal te vervormen door mechanische druk. Een revolutie voor constructiewerkplaatsen die tot dan toe vastzaten aan trage zaagprocessen of grove ponsmachines.

In de jaren zeventig werd de CO2-laser de standaard voor commercieel gebruik. Deze systemen werden steeds betrouwbaarder. Krachtiger ook. De integratie van Computer Numerical Control (CNC) in de jaren tachtig veranderde alles definitief. Handmatige mallen maakten plaats voor digitale vectoren. De foutmarge kromp tot fracties van millimeters. Complexe geometrieën die voorheen onmogelijk of onbetaalbaar waren, rolden nu met een druk op de knop van de machine.

Rond 2008 verschoof de technologische focus opnieuw. De fiberlaser deed zijn intrede in de plaatbewerking. Waar vroege laserbronnen nog logge apparaten waren met kwetsbare spiegelsystemen, zorgde de fibertechniek voor een sprong in efficiëntie en snelheid. Het onderhoud nam af. De snelheid bij dunne materialen explodeerde. Wat begon als een experimenteel laboratoriuminstrument is in zestig jaar tijd geëvolueerd tot de onbetwiste ruggengraat van de moderne metaal- en gevelbouw. Snel. Onverbiddelijk. Digitaal gestuurd.

Gebruikte bronnen

Meer over innovaties en moderne technologieën

Ontdek meer termen en definities gerelateerd aan innovaties en moderne technologieën

Meer innovaties en moderne technologieën termen Gerelateerde tools
IkbenBint
Home Blog Woordenboek Tools Bronnen Over ons Veelgestelde vragen Contact