Metall mit Laser schneiden – Toleranzen und Qualitätssicherung

Das Laserschneiden hat sich in der industriellen Metallbearbeitung als Schlüsseltechnologie etabliert. Dank seines feinen Strahls und der berührungslosen Arbeitsweise lassen sich konturgenaue Bauteile mit sehr engen Toleranzen herstellen – Voraussetzung für passgenaue Baugruppen, effiziente Montage und minimale Nacharbeit. Viele Konstrukteure unterschätzen jedoch, wie stark Toleranzen vom Material, der Blechdicke und den Maschinenparametern abhängen. Internationale Normen wie ISO 2768 (allgemeine Toleranzen) und ISO 9013 (thermische Schneidverfahren) definieren Grenzwerte, die in Anfragen und Zeichnungen klar spezifiziert werden müssen. Außerdem beeinflussen Faktoren wie Strahlfokus, Schnittgeschwindigkeit, Assistgas, Kerfbreite und Hitzeeinfluss die Maßhaltigkeit.

Dieser Beitrag vermittelt Fachwissen für technische Einkäufer, Projektleiter und Konstrukteure. Sie erfahren, wie sich Toleranzen und Qualitätssicherung beim Laserschneiden praxisnah umsetzen lassen, welche Normen relevant sind, wie man Konstruktionsregeln einhält und welche Prüfverfahren eine sichere Maßhaltigkeit gewährleisten. Ziel ist es, Ihnen eine entscheidungsorientierte Grundlage zu geben, um Anfragen bei Lohnfertigern wie GEMTEC präzise zu formulieren und Projekte souverän zu steuern.

Grundlagen: Was sind Toleranzen und warum sind sie wichtig?

Toleranz bezeichnet den zulässigen Spielraum zwischen einem Nennmaß und den tatsächlich gefertigten Maßen. Anhand von Grenzabmaßen wird definiert, wie stark ein Maß von der Sollgröße abweichen darf. Eine enge Toleranz sorgt für präzise Passungen, reduziert Spiel und Verschleiß und ermöglicht oft eine Montage ohne Nacharbeit. Allerdings steigen die Fertigungskosten exponentiell, wenn Toleranzen zu eng gewählt werden – denn hochpräzise Bearbeitung erfordert langsamere Prozesse, hochwertigere Maschinen und aufwendigere Messverfahren.

Die Norm DIN ISO 2768 unterscheidet vier Klassen (f – fein, m – mittel, c – grob, v – sehr grob) für lineare Maße. Für die mittlere Klasse (m) sind beispielsweise bei einer Nennlänge von 6 bis 30 mm Toleranzen von ±0,2 mm zulässig; die feinste Klasse erlaubt nur ±0,1 mm. ISO 2768‑2 definiert zusätzliche geometrische Toleranzen für Geradheit, Ebenheit und Rechtwinkligkeit. Diese Norm kommt zum Einsatz, wenn Zeichnungen keine individuellen Toleranzen enthalten.

Bei thermischen Verfahren wie dem Laserschneiden werden die zulässigen Abweichungen durch DIN EN ISO 9013 geregelt. Die Norm ordnet Bauteile Toleranzklassen zu und definiert Abweichungen abhängig von Blechdicke und Nennmaß. Bei einer Materialdicke bis 1 mm beträgt die Grenzabweichung ±0,075 mm; bei 20–25 mm können ±0,45 mm toleriert werden. Je dicker das Material, desto größer also die zulässige Toleranz.

Über den Normen steht das Prinzip der Funktionstoleranz: Bauteile dürfen nur so präzise gefertigt werden, wie es für ihre Funktion nötig ist. Eine zu enge Spezifikation erhöht die Kosten ohne Mehrwert. Daher sollten Konstrukteure vor der Anfrage überlegen, welche Passungsarten (Spiel-, Übermaß- oder Übergangspassung) nötig sind und ob eine allgemeine Toleranz der Klasse m ausreicht.

Einflussfaktoren auf die Maßhaltigkeit beim Laserschneiden

Das erreichbare Toleranzfenster hängt nicht allein von der Maschine ab. Es ist ein Zusammenspiel aus Maschinentechnologie, Materialverhalten, Prozessparametern und Umgebungseinflüssen. Nachfolgend die wichtigsten Einflussgrößen und wie Sie diese berücksichtigen.

Lasertyp und Maschinenkonstruktion

• Strahlquelle: CO₂‑Laser erreichen bei Metalltätigkeiten Toleranzen von etwa ±0,002–0,005 in (ca. ±0,05–0,13 mm), während Faserlaser dank kürzerer Wellenlänge und höherer Energiedichte ±0,001–0,003 in (±0,025–0,075 mm) erzielen. UV‑Laser bieten die höchste Präzision mit Toleranzen bis ±0,0001 in (0,0025 mm), werden aber vor allem für Mikrobearbeitung eingesetzt.
• Resonatortyp vs. Material: CO₂‑Laser eignen sich für Nichtmetalle und organische Werkstoffe. Faserlaser sind die dominierende Technologie für Stahl, Edelstahl und Aluminium; sie schaffen geringen Heat‑Affected Zone (HAZ) und ermöglichen tightere Toleranzen.
• Mechanische Struktur: Ein verwindungssteifer Maschinenrahmen, spielfreie Linearführungen und hochauflösende Encoder sichern reproduzierbare Bewegungen. Moderne Anlagen nutzen aktiv geregelte Achsen, sodass die Positionsgenauigkeit ±0,05 mm pro 10 mm Blechdicke erreichen kann.
• Strahlsteuerung: Systeme wie Locus Beam Control modulieren die Position des Strahls im Schnittspalt und ermöglichen glattere Kanten sowie eine gezielte Kerf‑Verbreiterung für einfachere Teileentnahme. Variable Strahlformen optimieren Energieeintrag bei dicken Blechen.

Material und Blechdicke

• Blechdicke: Mit zunehmender Dicke verbreitert sich der Kerf (Schnittfuge) und das Material heizt sich stärker auf. Für dünne Stahlbleche (≤3 mm) sind Genauigkeiten von ±0,1 mm realistisch, während bei dickeren Blechen ±0,2–0,3 mm anzusetzen sind.
• Werkstoff: Stahl und Edelstahl verhalten sich ähnlich; Edelstahl neigt jedoch eher zum Verzug und verlangt moderate Toleranzen. Aluminium reflektiert Laserstrahlung stärker und leitet Wärme schnell ab. Daher sind bei Aluminium ±0,15–0,3 mm empfehlenswert.
• Materialtoleranzen: Bereits das Rohmaterial hat Toleranzen für Dicke, Ebenheit und Festigkeit. DIN EN 10259 (kaltgewalztes Blech) definiert z. B. Ebenheitstoleranzen von ±0,04 mm bei 0,4 mm Stärke und ±0,15 mm bei 4–6 mm. Diese Vorgaben bilden die Basis für die Fertigung.

Prozessparameter

• Kerfbreite: Der Kerf liegt bei Metall meist zwischen 0,1 und 0,3 mm, bei speziellen Anwendungen kann er bis 0,05 mm sinken. Dünne Kerfs ermöglichen feinere Konturen, verengen aber die Toleranzreserve.
• Schnittgeschwindigkeit und Laserleistung: Eine zu hohe Leistung oder zu niedrige Geschwindigkeit kann Burrs (Grate) und Striations (Riefen) erzeugen. Optimale Parameter verringern den Wärmeeinfluss, reduzieren die Oberflächenrauheit und halten den Kerf konstant.
• Assistgas: Stickstoff erzeugt oxidfreie Schnittkanten und minimalen HAZ. Sauerstoff erhöht die Geschwindigkeit bei Stahl, führt aber zu Oxidschichten. Druck und Reinheit des Gases beeinflussen wiederum die Schnittqualität und die Einhaltung der Toleranzen.
• Fokus und Strahlqualität: Ein falsch eingestellter Fokus oder ein verschmutztes Optiksystem vergrößern den Kerf und erzeugen inconsistent kerf width. Regelmäßiges Justieren und Reinigen der Optik ist daher Pflicht.

Umgebungseinflüsse

Die Umgebungstemperatur, Schwingungen und der Verschleiß mechanischer Komponenten wirken subtil auf die Maßhaltigkeit. Gut klimatisierte Räume und schwingungsdämpfende Fundamentrahmen minimieren thermische Ausdehnung und Vibrationen. Sensoren und Echtzeitregelung überwachen die Position des Schneidkopfs und passen während des Schnitts Gasfluss und Fokus an.

Normen und Richtlinien im Überblick

DIN ISO 2768: Allgemeine Fertigungstoleranzen

Diese Norm dient zur Vereinfachung von Zeichnungen. Sie unterteilt lineare Maße in Toleranzklassen. Für die Klasse m (mittel) gelten folgende zulässige Toleranzbereiche:

Nennmaßbereich > 0,5 bis 3 mm: ± 0,10 mm

 3 bis 6 mm: ± 0,20 mm

 6 bis 30 mm: ± 0,30 mm

 30 bis 120 mm: ± 0,50 mm

 120 bis 400 mm: ± 0,80 mm

 400 bis 1 000 mm: ± 1,20 mm

 1 000 bis 2 000 mm: ± 2,00 mm

DIN ISO 2768‑2 ergänzt diese Werte um geometrische Toleranzen (Geradheit, Ebenheit, Rechtwinkligkeit). Durch einen Vermerk wie „ISO 2768-mK“ im Zeichnungskopf wird festgelegt, dass lineare Maße der Klasse m und geometrische Eigenschaften der Kategorie K (mittel) folgen.

DIN EN ISO 9013: Toleranzen für thermisches Schneiden

Dieses Regelwerk ist speziell für Laser-, Plasma- und Autogenschneiden gedacht. Die Norm definiert für verschiedene Blechdicken und Nennmaße Ober- und Untergrenzen. Ein Auszug für Toleranzklasse 1:

• Dicke ≤1 mm: ±0,075 mm bei Nennmaßen bis 3 mm, ±0,1 mm bei größeren Nennmaßen.
• Dicke 1–3,15 mm: ±0,10 mm bis 3 mm Nennmaß; ±0,35 mm bei großen Längen.
• Dicke 3,15–6,3 mm: ±0,2 mm bei kleinen Nennmaßen; ±0,45 mm bei Längen bis 35 mm.
• Dicke 20–25 mm: ±0,45 mm bis ±0,7 mm – das zulässige Fenster steigt mit der Dicke.

Die Norm betont, dass größere Blechdicken größere Abweichungen erlauben. In Zeichnungen sollte daher stets die gewünschte Toleranzklasse angegeben werden. Für Standardteile empfiehlt sich Klasse 3 (Standard), die einen Kompromiss zwischen Qualität und Wirtschaftlichkeit darstellt.

ISO 9013‑Qualitätsklassen für Schnittkanten

Die Kantenqualität wird durch Parameter wie Perpendicularität, Oberflächenrauheit (Ra bzw. Rz5), Dross (Gratbildung) und Heat-Affected Zone definiert. ISO 9013 unterteilt in vier Qualitätsstufen:

Die Qualitätsstufen werden wie folgt definiert:

• Stufe 1 (Präzision): Perpendicularitätsabweichung ± 0,05 mm, Rauheit Ra 1,6–3,2 µm; geeignet für hochpräzise Bereiche wie Medizintechnik und Präzisionsmechanik.
• Stufe 2 (Fein): Perpendicularität ± 0,15 mm, Rauheit Ra 3,2–6,3 µm; üblich für Automobil‑ und Elektronikgehäuse.
• Stufe 3 (Standard): Perpendicularität ± 0,30 mm, Rauheit Ra 6,3–12,5 µm; ausreichend für Maschinen‑ und Stahlbau.
• Stufe 4 (Economy): Perpendicularität ± 0,50 mm, Rauheit Ra 12,5–25 µm; für Rohzuschnitte und Baustellenbedarf.

Die Auswahl der Qualitätsstufe bestimmt Bearbeitungsgeschwindigkeit und Kosten. Höhere Präzision bedeutet langsamere Vorschübe und intensivere Qualitätskontrollen.

Gestaltungshinweise für Konstrukteure

Damit laser­geschnittene Teile maßhaltig und wirtschaftlich produziert werden können, sollten bei der Konstruktion bestimmte Regeln beachtet werden. Diese betreffen Mindestlochdurchmesser, Abstände, Wandstärken und die Berücksichtigung der Kerfbreite.

Loch- und Schlitzgrößen

• Mindestlochdurchmesser: Der Durchmesser einer Bohrung sollte mindestens gleich der Materialstärke sein, besser das 1,5‑ bis 2‑fache. Bei 2 mm Blech sind also Löcher ≥ 2 mm (besser 3 mm) sinnvoll. Zu kleine Löcher können beim Schneiden zulaufen oder verziehen.
• Mindestwebbreite: Abstände zwischen zwei Schnitten oder zwischen Schnitt und Rand sollten mindestens 1×, besser 1,5× der Materialstärke betragen. Dünne Stege brennen sonst weg, können sich verziehen oder brechen.
• Abstand von Löchern zu Kanten: Für Schraub- oder Befestigungslöcher gilt die Faustregel: Abstand ≥ 1× Lochdurchmesser zum Rand; für Schlitze ≥ 1,5× Schlitzbreite. Dadurch wird Ausreißen oder Verformung verhindert.
• Lochbild und Biegelinien: Wenn das Teil später gebogen wird, sollten Löcher mindestens 2–3× Materialstärke von der Biegekante entfernt liegen.

Kerf und Passungen berücksichtigen

Beim Laserschneiden wird Material im Kerfbereich herausgelöst. Eine Kerfbreite von 0,1–0,3 mm bedeutet, dass Konturen um diese Breite versetzt werden. Für Steckverbindungen empfiehlt es sich, die Hälfte des Kerfs von einer Seite abzuziehen und auf der Gegenseite hinzuzufügen, um straffe Passungen zu erreichen.

Eckradien und Konturen

Scharfe Innenecken erhöhen den Wärmeeintrag und erzeugen Spannungsspitzen. Es wird empfohlen, Innenecken mit einem Radius von ca. 0,5 × der Blechstärke zu versehen. Bei Außenkonturen können spitze Winkel zu erhöhter Oberflächenrauheit führen; leichte Radien verbessern den Schnitt.

Mindestgrößen und Proportionen

• Kleinste Konturbreite: Die minimal realisierbare Konturbreite sollte nicht kleiner als die Blechstärke sein. Ein 3 mm Blech erlaubt also keine Stege unter 3 mm.
• Schlitzlängen: Längere, sehr schmale Schlitze neigen zur Verformung. Bei Bedarf sollten sie durch mehrere kürzere Öffnungen ersetzt oder in einem anderen Verfahren gefertigt werden.
• Materialauswahl: Weiche Materialien wie Kupfer können in sehr dünnen Bereichen durch die Hitze verziehen. Für präzise Aussparungen sind Edelstähle oder höherfeste Stähle geeigneter.

Qualitätskriterien bei Laserzuschnitten

Die Qualitätsbeurteilung von Laserschnitten erfolgt anhand messbarer Merkmale. Die wichtigsten sind Perpendicularität, Oberflächenrauheit, Burrbildung, Kerfkonstanz und Heat‑Affected Zone.

Perpendicularität und Winkeltreue

Eine senkrechte Schnittfläche ist entscheidend, wenn Bauteile später verschweißt oder formschlüssig montiert werden. ISO 9013 legt hierzu Grenzwerte fest: Bei Qualitätsstufe 1 darf die Abweichung von der Senkrechten nur ±0,05 mm betragen, bei Stufe 4 ±0,50 mm. Geringe Abweichungen werden durch optimalen Fokus und gleichmäßige Schnittgeschwindigkeit erreicht.

Oberflächenrauheit

Die Rauheit Ra misst die mittlere Rautiefe. Für präzise Teile liegt sie bei 1,6–3,2 µm (Qualitätsgrad 1), bei Standardschnitten zwischen 6,3–12,5 µm. Eine niedrige Rauheit reduziert den Bedarf an Schleif- oder Polierarbeiten. Der Parameter Rz5 dient zur Beurteilung thermischer Schnitte; Rz5 ≈ 5–8 × Ra.

Burrs, Striationen und Gratbildung

Burrs (Grate) entstehen, wenn geschmolzenes Metall nicht vollständig ausgeblasen wird. Ursachen sind falsche Gasdrücke, zu geringe Geschwindigkeit oder ungeeigneter Fokus. Durch Feinjustieren der Parameter und die Auswahl des passenden Assistgases lässt sich die Grathöhe minimieren. Striations sind vertikale Riefen an der Schnittfläche. Sie treten bei zu hoher Leistung oder falscher Fokuslage auf.

Kerfbreite und Konizität

Eine konische Schnittfuge (oberer Schnitt breiter als unterer) ist unerwünscht, da sie Passungen erschwert. ISO 9013 begrenzt daher die Taper über die Perpendicularitäts-Toleranz. Durch optimierte Strahlführung, variable Fokusposition und saubere Optik lässt sich der Kerf gleichmäßig halten.

Heat‑Affected Zone (HAZ)

Die HAZ beschreibt den Bereich neben der Schnittfuge, in dem sich die Materialeigenschaften durch Hitze ändern. Bei modernen Faserlasern ist sie sehr schmal; Angaben reichen von <0,1 mm. Ein geringer HAZ ist wichtig für Bauteile, die später gebogen oder verschweißt werden, da sonst Risse entstehen können. Geringe Laserleistung, höhere Schneidgeschwindigkeit und Stickstoff als Assistgas verringern den HAZ.

Qualitätssicherung: Strategien und Messmethoden

Hohe Toleranzanforderungen erfordern eine systematische Qualitätssicherung. Neben der Einhaltung normativer Grenzwerte sind Prozessüberwachung, Messgeräte und kontinuierliche Verbesserung entscheidend.

Qualitätsplanung und Prozesskontrolle

• Vorplanung: Schon vor dem Fertigungsstart sollten Materialcharge, Blechdicke, Laserleistung und Gasdruck festgelegt werden. Konsistente Materialien und standardisierte Parameter verringern Streuungen.
• Spezifikation und Freigabe: Zeichnungen sollten alle kritischen Maße, Toleranzklassen und Qualitätsanforderungen enthalten. Fertiger und Kunde stimmen diese Vorgaben ab.
• Parameteroptimierung: Maschinen werden mithilfe von Probe­schnitten eingestellt; dabei wird Schnittgeschwindigkeit, Leistung und Gasdruck variiert, bis der optimale Zustand erreicht ist.
• Echtzeitüberwachung: Moderne Laseranlagen verfügen über Sensoren und Kameras, die die Position des Schneidkopfs, die Kerfbreite und die Temperatur überwachen und bei Abweichungen automatisch nachregeln.
• Prüfpläne: Ein detaillierter Prüfplan beschreibt, welche Maße mit welcher Methode geprüft werden (z. B. 100 %‑Kontrolle kritischer Maße, Stichprobenprüfung bei weniger kritischen Maßen).

Messmethoden

1. Mechanische und optische Messgeräte

• Messschieber und Lehren: Für einfache Maße wie Breite, Länge und Lochdurchmesser. Geeignet bei Toleranzen ≥ ±0,05 mm.
• Tastergestützte Koordinatenmessmaschinen (CMM): Erfassen Maße mit Unsicherheiten von ±0,0005 mm. Die Maschine tastet Punkte an und vergleicht sie mit CAD‑Daten, ideal für Bauteile mit engen Toleranzen.
• Optische CMMs und 3D‑Scanner: Nutzen Laserlinien oder Streifenprojektion zur berührungslosen Vermessung. Sie verkürzen die Messzeit und erfassen komplexe Geometrien ohne Verformung; eignen sich besonders für dünne oder flexible Bleche.
• Profilometer: Messen die Oberflächenrauheit (Ra/Rz) mittels taktiler oder optischer Verfahren und sind für Qualitätsstufe 1‑2 unverzichtbar.

2. Prozessüberwachung in der Maschine

Moderne Faserlaser integrieren Sensorik zur Überwachung des Schnitts: automatische Fokusnachführung, Edge Seek zur Blecherkennung, sowie Hochgeschwindigkeitskameras. Diese Systeme erkennen Abweichungen (z. B. Aufschmelzen, Flammenbildung) und passen Parameter sofort an.

3. Werkstoffprüfung

Bei kritischen Anwendungen werden zusätzlich Härte, Mikrostruktur und das Gefüge in der HAZ untersucht. Härteprüfungen (z. B. Vickers) und metallographische Schliffe zeigen, ob die Wärmebehandlung den Werkstoff lokal verändert hat.

Dokumentation und Nachverfolgung

Eine lückenlose Dokumentation sämtlicher Prüfergebnisse ist Teil vieler Qualitätsmanagementsysteme (z. B. ISO 9001). Seriennummern, Chargennachweise und Prüfprotokolle erlauben eine Rückverfolgbarkeit und bilden die Grundlage für kontinuierliche Verbesserung. Abweichungen werden analysiert; Prozesse und Parameter werden angepasst.

Kontinuierliche Verbesserung

• Kalibrierung und Wartung: Regelmäßige Kalibrierung der Laseroptik, Wartung der Linearführungen und Austausch der Düsen sichern die langfristige Präzision.
• Schulung des Personals: Bediener sollten in der Lage sein, Parameter anzupassen, Fehlerbilder zu erkennen und Messgeräte zu bedienen.
• Prozess-Feedback: Messergebnisse und Kundenrückmeldungen fließen in die Prozessoptimierung ein.

Typische Fehlerbilder und deren Ursachen

Trotz moderner Technologie können Abweichungen auftreten. Die folgende Übersicht listet häufige Fehler beim Laserschneiden, ihre möglichen Ursachen und Gegenmaßnahmen:

Hier einige häufige Fehlerbilder mit ihren Ursachen und Lösungen:

• Gratbildung (Burrs): Ursachen sind zu niedriger Gasdruck, zu geringe Schnittgeschwindigkeit oder falsche Fokushöhe. Abhilfe: Gasdruck erhöhen, Geschwindigkeit anpassen und Fokus neu ausrichten.
• Striations (Riefen): Sie entstehen bei zu hoher Leistung, falscher Fokuseinstellung oder ungleichmäßiger Geschwindigkeit. Abhilfe: Leistung verringern, Fokus justieren und eine konstante Geschwindigkeit einhalten.
• Unvollständiger Schnitt: Tritt auf, wenn die Leistung zu niedrig, die Schneidgeschwindigkeit zu hoch oder die Optik verschmutzt ist. Lösung: Leistung erhöhen, Geschwindigkeit reduzieren und die Optik reinigen.
• Konische Schnittfuge: Wird durch eine ungeeignete Fokuseinstellung oder ungleichmäßigen Energieeintrag verursacht. Lösung: Fokus korrigieren, die Strahlqualität prüfen und gegebenenfalls die Strahlform modifizieren.
• Kantenverzug oder Schmelzperlen: Entstehen bei zu hoher Wärme, falschem Assistgas oder unzureichender Kühlung. Abhilfe: Schneidgeschwindigkeit erhöhen, Stickstoff als Gas verwenden und das System ausreichend kühlen.
• Verbrennungen oder Verfärbungen: Entstehen beim Einsatz von Sauerstoff an Edelstahl/Aluminium oder bei zu hoher Fokushöhe. Lösung: Stickstoff verwenden und den Fokus verringern.
• Verzug des Blechs: Wird durch hohen Wärmeeintrag, zu dünnes Material oder fehlende Haltepunkte verursacht. Abhilfe: Prozessparameter anpassen, das Blech spannen und eine geeignete Materialstärke wählen.
• Ungenauigkeiten in kleinen Löchern: Treten auf, wenn der Lochdurchmesser kleiner als die Blechstärke ist oder die Webbreite zu dünn ausgelegt wurde. Lösung: Lochdurchmesser vergrößern und Webbreite erhöhen.

Checklisten für Einkauf und Konstruktion

Checkliste für die Anfrage an den Laserfertiger

1. Zeichnungen bereitstellen: CAD‑Datei (DXF/STEP) mit allen relevanten Ebenen und klar benannten Bauteilen. Geschlossene Konturen, keine doppelten Linien.
2. Materialangaben: Werkstoff, Güteklasse, Dicke; gewünschte Oberflächenbehandlung (z. B. gebürstet, pulverbeschichtet).
3. Toleranzanforderungen: Angabe der Norm (ISO 2768, ISO 9013) und der gewünschten Toleranzklasse. Bei kritischen Maßen individuelle Toleranzen angeben.
4. Qualitätsgrad: Gewünschte Kantengüte (z. B. ISO 9013‑Klasse 2 für feine Kanten) definieren.
5. Baugruppenbezug: Angeben, ob Teile gesteckt oder verschweißt werden; gegebenenfalls Passungen (Spiel- oder Presspassung) beschreiben.
6. Losgrößen und Liefertermine: Stückzahl, Serienfertigung oder Prototyping, gewünschter Liefertermin.
7. Besondere Hinweise: Angabe von Biegekanten, Bohrungen mit Gewinde, Gewindetyp (M8, M10 etc.), Senkungen oder Gewindefurchungen.
8. Kontaktdaten für Rückfragen: Technischer Ansprechpartner für Rückfragen.

Checkliste für die Konstruktion

1. Materialwahl: Geeigneten Werkstoff nach Einsatzbedingungen auswählen (Korrosion, Gewicht, elektrische Leitfähigkeit).
2. Blechdicke und Toleranz: Blechdicke so wählen, dass Bauteil stabil bleibt; Toleranzen nach Norm definieren (z. B. ±0,2 mm bei 5 mm Baustahl).
3. Loch- und Stegabstände einhalten: Mindestabstände und Webstärken nach oben genannten Regeln berücksichtigen.
4. Kerf berücksichtigen: Für Steckverbindungen Kerfbreite einplanen und Passungen anpassen.
5. Biegeumformungen berücksichtigen: Löcher von Biegelinien fernhalten (≥ 2–3× Dicke); ggf. Biegeradien definieren.
6. Kantenradien: Innenecken mit Radius (0,5× Dickte) versehen, um Spannungsspitzen zu vermeiden.
7. Oberflächenfinish: Festlegen, ob Schleifen, Bürsten oder Pulverbeschichten gewünscht ist.
8. Messpunkte definieren: Bei engen Toleranzen Messstellen im Zeichnungslayout festlegen, um Prüfpunkte eindeutig zu definieren.
9. Zukünftige Bearbeitungsschritte: Gewindeschneiden, Schweißen oder Montage berücksichtigen; in der Konstruktion ausreichende Toleranz für diese Schritte vorsehen.

FAQ: Häufig gestellte Fragen

1. Was unterscheidet ISO 2768 von ISO 9013?
ISO 2768 regelt allgemeine Toleranzen für lineare Maße und Geometrie, unabhängig vom Verfahren. ISO 9013 ist speziell auf thermische Verfahren wie Laser-, Plasma- und Autogenschneiden ausgerichtet und berücksichtigt die Blechdicke; die zulässige Abweichung steigt mit der Dicke.

2. Welche Toleranzen sind beim Laserschneiden realistisch?
Für dünne Stahl- oder Edelstahlbleche (≤ 3 mm) sind ±0,1 mm üblich; bei 5–10 mm dicken Blechen ±0,2–0,3 mm. Aluminium erfordert wegen seiner Wärmeleitfähigkeit ±0,15–0,3 mm. Faserlaser erreichen höhere Präzision als CO₂‑Laser.

3. Wie groß muss der Abstand zwischen zwei Löchern sein?
Der Mindestabstand sollte mindestens dem Lochdurchmesser entsprechen, besser dem 1,5‑fachen der Breite bei Schlitzen. Außerdem sollte der Abstand vom Loch zur Bauteilkante 1× Durchmesser betragen.

4. Wie beeinflusst der Kerf die Bauteilmaße?
Der Laser entfernt Material im Bereich des Kerfs. Für Metall liegt die Kerfbreite meist zwischen 0,1 und 0,3 mm. Um Passungen sauber zu gestalten, müssen Konstrukteure die halbe Kerfbreite von einem Teil abziehen und beim Gegenstück hinzufügen.

5. Welche Oberflächenrauheit lässt sich beim Laserschneiden erreichen?
Die Rauheit (Ra) variiert je nach Qualitätsklasse. Präzisionsschnitte erreichen 1,6–3,2 µm, Standardschnitte 6,3–12,5 µm. Bei höheren Qualitätsanforderungen ist eventuell ein nachträgliches Schleifen nötig.

6. Können Laser geschnittene Bauteile direkt geschweißt werden?
Ja, wenn die Kanten oxidfrei und gratarm sind. Stickstoff als Assistgas verhindert Oxidation; bei Sauerstoff entsteht eine Oxidschicht, die vor dem Schweißen entfernt werden muss. Die Perpendicularität sollte so gut sein, dass kein Spalt entsteht (Qualitätsklasse 2 oder besser).

7. Welche Messmethode eignet sich für meine Teile?
Für Toleranzen ≥ ±0,05 mm reichen Messschieber und Lehren. Bei feineren Anforderungen sind CMM‑Messungen oder optische Systeme zu empfehlen.

8. Was tun, wenn die Zeichnung keine Toleranzen enthält?
Dann gilt die Norm ISO 2768. Falls nichts angegeben ist, wird meist die Klasse m für Maße und Klasse K für Geometrie angesetzt. Bei Laserteilen lohnt sich, frühzeitig mit dem Fertiger abzuklären, welche Toleranzen erreichbar sind.

9. Wie wirkt sich das Assistgas auf die Schnittqualität aus?
Stickstoff erzeugt saubere, oxidfreie Kanten; Sauerstoff erhöht die Schnittgeschwindigkeit bei Baustahl, führt aber zu einer Oxidhaut. Druck und Gasreinheit wirken sich auf Burrs und HAZ aus.

10. Wann lohnt sich die Verwendung von Faserlasern mit Strahlmodulation?
Bei Materialien wie Edelstahl, Aluminium oder Kupfer, die eine hohe Oberfläche verlangen. Die modulierte Strahlführung (z. B. Locus Beam Control) verbessert die Kerfkontrolle und reduziert Nacharbeit.

Präzise Laserzuschnitte erfordern klare Spezifikation und saubere Prozesse

Das Laserschneiden von Metall ermöglicht sehr enge Toleranzen, doch die erreichbaren Werte hängen von vielen Parametern ab: Blechdicke, Material, Lasertyp, Prozessführung und Design. Normen wie ISO 2768 und ISO 9013 liefern Orientierung; dennoch müssen Konstrukteure die tolerierten Abweichungen an die Funktion anpassen, um unnötige Kosten zu vermeiden.

Qualitätsgesicherte Fertigung bedeutet, Kerfbreite, HAZ, Rauheit und Perpendicularität zu überwachen. Moderne Faserlaser schaffen Positionsgenauigkeiten von ±0,05 mm pro 10 mm und Rauheiten von 3,2–6,3 µm. Durch Sensorik, Echtzeitregelung und kontinuierliche Messung lassen sich Fehler früh erkennen und korrigieren.

Für Einkauf und Konstruktion gilt: saubere CAD‑Daten, realistische Toleranzangaben und die Beachtung der Gestaltungsregeln sind entscheidend. Löcher sollten mindestens der Blechdicke entsprechen, Stege 1–1,5× Dicke, und der Kerf muss in der Passung kompensiert werden. Ebenso sind Kontrollpläne und geeignete Messmethoden Teil einer konsequenten Qualitätssicherung.

Durch diese Herangehensweise lassen sich Laserzuschnitte realisieren, die den Anforderungen von Maschinenbau, Medizintechnik, Architektur und Elektrotechnik entsprechen – und die dem hohen Qualitätsanspruch von GEMTEC gerecht werden.