Laser kennt man von James Bond, wenn Bösewicht Goldfinger den Superhelden mittels gebündelter Lichtstrahlen zersägen will. Technisch machbar, aber eindeutig Missbrauch. Laser sind in der Industrie fürs Laserscheiden und Laserschweissen unentbehrlich. Und dabei sind dies bei weitem nicht nur die Elektro-Licht-Laser wie bei Mister Bond. Zum Einsatz kommen auch CO2-Laser, Festkörperlaser, Excimer-Laser und Hochleistungsdioden-Laser (HLDL).
Bei einem Laser werden die Lichtstrahlen nicht nur mittels elektrischer Energie gebündelt und so hochenergetisch konzentriert. Zum Einsatz kommen dabei Sauerstoff, Stickstoff, Argon oder Helium. Diese Industrie Gase werden mittels Gasflasche, Bündel oder Tank gehandelt, werden vor Ort an den Laser angeschlossen und sind flächendeckend in Deutschland zum Beispiel gut verfügbar.
Mittels dieser Gase werden hohe Strahlungsleistungen erreicht, das von Ultraviolett bis Infrarot reicht. Das fürs Laser typische Pumpen (auch gepulst ‑pw genannt) erfolgt durch eine elektrische Gasentladung. Auch ein kontinuierlicher Betrieb (cw genannt) ist möglich.
Viele Anwendungen für Lasergas
Die Anwendungsfelder in der Industrie sind breit. Wesentliches Anwendungsfeld ist die Materialbearbeitung. Generell sind Laser gegenüber spanenden und schneidenden Verfahren bei der Metall- oder Kunststoffverarbeitung im Vorteil. Sie sind flexibler, können deutlich größere Mengen bewältigen, wiesen eine besserer Bearbeitungsqualität auf und zeichnen sich, im Gegensatz zu Werkzeugmaschinen, durch eine relativ geringe Wartungsbedürftigkeit aus.
Gerade CO2-Laser erfüllen diese Vorteile geradezu vorbildlich. Ihre infrarote Laserstrahlung liegt bei 10,6 μm Wellenlänge Zum Betrieb werden drei verschiedene Gase benötigt, und zwar CO2 4.5 mit einer Gasreinheit von 99,995 %, Helium 4.6 (99,996%) und Stickstoff 25.0 (99,999%). Erreichen diese Gase nicht diese Reinheitsgrade, könnte der Laser verschmutzen, was seine Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Die Gasmoleküle werden durch Gleichstrom oder Hochfrequenz angeregt und über Stickstoff-Moleküle angestoßen. Dadurch wird die Strahlung angeregt. Die dabei freigeetzte Wärme muss mittels Helium gekühlt werden.
Zu den Gas-Lasern gehören auch die Excimer-Laser, die bei der der Fein- und Mikrobearbeitung eingesetzt werde. Ihr Betrieb erfolgt mit Edelgas-Halogen-Gemischen. UV-Ihr Wellenlängenbereich liegt zwischen 190 und 350 nm.
Die Gaslaser sorgen, wie andre Laser auch, für höhere Produktionsraten und eine verbesserte Bearbeitungsqualität. Beim Laserbrennen etwa fokussiert eine Linse oder ein Spiegel den Strahl auf das zu schneidende Material. Daneben gibt es noch die Verfahren Schmelzschneiden und Brennschneiden sowie Laserbohren, das wiederum Bohrungen mit Durchmessern zwischen etwa 10 μm und 1 mm ermöglicht. Es wird etwa für Düsen angewandt.
Technische Gase werden aber nicht nur zur Erzeugung des Laser-Strahls eingesetzt, sondern auch direkt an der Schnittstelle, etwa, um Reste wegzublasen oder um die Oxydation von metallischen Schnittstellen zu verhindern. Hier kommt ebenfalls hochreiner Stickstoff zum Einsatz. Für kleinere Anwendeungen muss man Stickstoff in Gasflaschen kaufen für größere Anwendungen nimmt man ein Stickstoff Bündel. Hier sind dann 12 Stickstoffflaschen mit je 50 Liter zusammengefasst mit einem Ventil zum anschliessen an die Stickstoffleitung.
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