Anwendung der Lasertechnologie in Baumaterialien

Der Laser nutzt seine hohe Energie, um mit Materialien zu interagieren und so Bearbeitungseffekte zu erzielen. Die einfachste Anwendung von Laserstrahlen sind Metalle, die den am weitesten entwickelten Markt darstellen.

Metallische Werkstoffe umfassen Eisenbleche, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Kupfer, Aluminiumlegierungen usw. Eisenbleche und Kohlenstoffstahl werden hauptsächlich für Metallkonstruktionen wie Automobile, Baumaschinenkomponenten, Rohrleitungen usw. verwendet, die relativ leistungsstarke Schneid- und Schweißverfahren erfordern. Edelstahl findet häufig Verwendung in Badezimmern, Küchenutensilien und Messern, deren Materialstärke nicht so hoch ist, sodass ein Laser mittlerer Leistung ausreicht.

Chinas Wohnungsbau und diverse Infrastrukturprojekte haben sich rasant entwickelt, und es werden große Mengen an Baumaterialien verwendet. So verbraucht China beispielsweise die Hälfte des weltweiten Zements und ist gleichzeitig der größte Stahlverbraucher. Baumaterialien zählen zu den tragenden Säulen der chinesischen Wirtschaft. Da Baumaterialien aufwendige Bearbeitungsprozesse erfordern, stellt sich die Frage nach den Anwendungsmöglichkeiten der Lasertechnologie in diesem Bereich. Derzeit werden Fundamente und Konstruktionen aus Bewehrungsstahl und Stahlbeton hauptsächlich mit hydraulischen Scheren oder Schleifmaschinen bearbeitet. Laser werden hingegen häufig in der Bearbeitung von Rohrleitungen, Türen und Fenstern eingesetzt.

Laserbearbeitung in Metallrohren

Für Bauzwecke werden Rohre wie Wasserleitungen, Erdgasleitungen, Abwasserrohre, Zaunrohre usw. verwendet. Metallrohre umfassen verzinkte Stahlrohre und Edelstahlrohre. Aufgrund der gestiegenen Anforderungen an Festigkeit und Ästhetik im Baugewerbe sind auch die Anforderungen an das Rohrschneiden gestiegen. Standardmäßig sind Rohre vor der Auslieferung 10 oder sogar 20 Meter lang. Nach der Verteilung an verschiedene Branchen müssen die Rohre aufgrund unterschiedlicher Anwendungsszenarien in Abschnitte verschiedener Formen und Größen verarbeitet werden, um den jeweiligen Branchenanforderungen gerecht zu werden.

Die Laserschneidtechnologie für Rohre zeichnet sich durch hohen Automatisierungsgrad, hohe Effizienz und hohe Leistung aus und findet daher in der Rohrindustrie schnell Anwendung. Sie eignet sich hervorragend zum Schneiden verschiedenster Metallrohre. Metallrohre mit einer Wandstärke von in der Regel unter 3 mm können mit einer 1000-Watt-Laserschneidmaschine geschnitten werden, und mit einer Laserleistung von über 3000 Watt ist Hochgeschwindigkeitsschneiden möglich. Während das Schneiden eines Abschnitts eines Edelstahlrohrs mit einer Trennscheibe früher etwa 20 Sekunden dauerte, benötigt man beim Laserschneiden nur noch 2 Sekunden – eine enorme Effizienzsteigerung. Daher haben Laserschneidanlagen für Rohre in den letzten vier bis fünf Jahren viele traditionelle mechanische Schneidverfahren ersetzt. Durch das Laserschneiden von Rohren werden traditionelle Säge-, Stanz- und Bohrprozesse in einer Maschine automatisiert. Sie kann schneiden, bohren sowie Kontur- und Musterschnitte realisieren. Beim Laserschneiden von Rohren müssen lediglich die erforderlichen Spezifikationen in den Computer eingegeben werden, und die Anlage erledigt den Schneidvorgang automatisch, schnell und effizient. Automatische Zuführung, Klemmung, Drehung und Nutenschneiden eignen sich für Rundrohre, Vierkantrohre, Flachrohre usw. Laserschneiden erfüllt nahezu alle Anforderungen an das Rohrschneiden und ermöglicht einen effizienten Bearbeitungsmodus.

Laserschneiden von Rohren

Laserbearbeitung von Türen und Fenstern

Türen und Fenster sind wichtige Bestandteile der chinesischen Bauindustrie. Jedes Haus benötigt Türen und Fenster. Aufgrund der enormen Nachfrage und der jährlich steigenden Produktionskosten sind die Anforderungen an die Effizienz und Qualität der Verarbeitung von Türen und Fenstern gestiegen.

Der Großteil des in der Herstellung von Türen, Fenstern, Sicherheitsgittern und Geländern verwendeten Edelstahls besteht hauptsächlich aus Stahlblechen und Rundblechen mit einer Dicke von unter 2 mm. Die Lasertechnologie ermöglicht das präzise Schneiden, Ausstanzen und Strukturieren von Stahlblechen und Rundblechen. Dank des handgeführten Laserschweißens lassen sich Metallteile von Türen und Fenstern nahtlos verschweißen, ohne die beim Punktschweißen üblichen Spalten und sichtbaren Lötstellen. Dies führt zu Türen und Fenstern mit hervorragender Funktionalität und ansprechender Optik.

Der jährliche Verbrauch an Türen, Fenstern, Sicherheitsgittern und Geländern ist enorm, und Schneiden und Schweißen lassen sich mit Lasern geringer und mittlerer Leistung realisieren. Da die meisten dieser Produkte jedoch individuell an die Hausgröße angepasst und von kleinen Tür- und Fensterbaubetrieben oder Innenausbaufirmen verarbeitet werden, die üblicherweise traditionelle Verfahren wie Trennschleifen, Lichtbogenschweißen und Brennschweißen anwenden, bietet die Laserbearbeitung großes Potenzial, diese traditionellen Verfahren zu ersetzen.

Sicherheitstür aus Laserschweißen

Möglichkeiten der Laserbearbeitung in nichtmetallischen Baumaterialien

Nichtmetallische Baustoffe umfassen hauptsächlich Keramik, Stein und Glas. Ihre Bearbeitung erfolgt mit Schleifscheiben und mechanischen Messern, was vollständig auf manueller Bedienung und Positionierung beruht. Dabei entstehen große Mengen an Staub, Schmutz und Lärm, die ein erhebliches Gesundheitsrisiko darstellen. Daher sind immer weniger junge Menschen bereit, diesen Beruf zu ergreifen.

Alle drei Baustoffarten können abplatzen und reißen, weshalb die Laserbearbeitung von Glas bereits entwickelt wurde. Glas besteht unter anderem aus Silikaten und Quarz, die leicht mit Laserstrahlen reagieren und so den Schnitt ermöglichen. Die Glasbearbeitung ist Gegenstand zahlreicher Diskussionen. Im Gegensatz dazu wird das Laserschneiden von Keramik und Stein bisher kaum in Betracht gezogen und bedarf weiterer Forschung. Mit einem Laser geeigneter Wellenlänge und Leistung könnten auch Keramik und Stein staub- und geräuschärmer geschnitten werden.

Erforschung der Laserbearbeitung vor Ort

Ob Wohnbauprojekte oder Infrastrukturvorhaben wie Straßen, Brücken und Gleise, bei denen die Materialien vor Ort verarbeitet und verlegt werden müssen – die Bearbeitung von Werkstücken mit Laseranlagen ist oft auf die Werkstatt beschränkt, und die Werkstücke werden anschließend zum Einsatzort transportiert. Daher könnte die Erforschung der Möglichkeiten für eine Echtzeit-Bearbeitung vor Ort in diesen Anwendungsszenarien ein wichtiger Entwicklungsschwerpunkt für Laser in der Zukunft sein.

Beispielsweise ist das Argon-Lichtbogenschweißgerät beliebt und weit verbreitet. Es zeichnet sich durch niedrige Kosten, gute Mobilität, geringen Stromverbrauch, hohe Stabilität und gute Anpassungsfähigkeit aus und kann jederzeit problemlos zum Einsatzort transportiert werden. In diesem Zusammenhang bietet die Entwicklung von Handlaserschweißgeräten die Möglichkeit, die Laserbearbeitung vor Ort in verschiedenen Anwendungsbereichen zu erforschen. Handlaserschweißgeräte und Wasserkühler können nun in einem kompakteren Gerät integriert und auf Baustellen eingesetzt werden.

Die Rostbildung an Metallteilen ist ein sehr lästiges Problem. Wird der Rost nicht rechtzeitig behandelt, muss das Produkt wahrscheinlich verschrottet werden. Die Entwicklung der Laserreinigung hat die Rostentfernung einfacher und effizienter gemacht und die Kosten pro Bearbeitungsgang gesenkt. Die Bereitstellung professioneller Laserreinigungsdienste direkt vor Ort für Werkstücke, die nicht transportiert werden können und direkt auf der Baustelle gereinigt werden müssen, stellt eine vielversprechende Entwicklungsrichtung der Laserreinigung dar. Ein Unternehmen in Nanjing hat erfolgreich fahrzeugmontierte mobile Laserreinigungsanlagen entwickelt, und auch andere Unternehmen haben tragbare Reinigungsgeräte entwickelt, die die Reinigung von Gebäudeaußenwänden, Regenschutzdächern, Stahlkonstruktionen usw. direkt vor Ort ermöglichen und somit eine neue Option für die Laserreinigung vor Ort bieten.

S&A Chiller CWFL-1500ANW zur Kühlung von Handlaserschweißgeräten