Holz Laserschneiden

Das Laserschneiden von Holz ist ein modernes, präzises und sehr vielseitiges Verfahren. Die Schneidtechnik ist für unterschiedlichste Aufgabenstellungen und Materialien geeignet und überzeugt immer mehr Handwerker und Designer durch die effiziente Arbeitsweise und die optisch sehr ansprechenden Ergebnisse. Laserschneiden ist eine auch bei filigranen Details geeignete Holzbearbeitungstechnik für alle, die Wert auf Detailgenauigkeit und hervorragende Qualität legen. Als Ergänzung zum Laserschneiden bestechen Lasergravuren auf Holz durch ästhetische Raffinesse und Perfektion bis ins kleinste Detail. 

Mit Laser Holz schneiden – wie es funktioniert und was man dafür braucht

Laserschneiden ist eine Schneidtechnik, die hinsichtlich der bearbeitbaren Materialien sehr vielseitig ist. Auch Holz lässt sich mit Laserschneiden problemlos bearbeiten. Dabei wird ein hoch fokussierter Laserstrahl eingesetzt, um das Material zu schneiden. An der Materialoberfläche verdampft oder verbrennt die Hitze des Lasers das Holz entlang des gewünschten Schnittpfades. Vor allem der Umstand, dass sehr feine und detaillierte Schnitte realisierbar sind, zeichnet das Verfahren im Vergleich zur Bearbeitung mit herkömmlichen Werkzeugen aus.

Laserschneiden von Holz kommt in vielen Bereichen zum Einsatz. Dies sind einige der wichtigsten Anwendungen:

• Geschenkartikel und Dekorationen
• Schmuckherstellung
• Möbeldesign
•  Modellbau
• Spielzeugproduktion
• Architekturmodelle
• Prototypenbau

Laserschneiden von Holz hat im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsverfahren eine Reihe von Vorteilen:

• Präzision: Der fokussierte Laserstrahl führt sehr genaue Schnitte mit engen Toleranzen aus.
• Flexibilität: Die Umsetzung komplexer Formen und Designs sowie filigraner Konturen sind problemlos möglich.
• Saubere Kanten: Laserschneiden ist ein sauberes Verfahren, das berührungslos arbeitet und meist sehr saubere Schnittkanten produziert.
• Wenig Materialverlust: Der fokussierte Laserstrahl erzeugt eine sehr dünne Schnittfuge, damit ist ein sehr sparsamer Umgang mit dem Material gewährleistet.
• Hohe Schnittgeschwindigkeit: Die Bearbeitung von Holz mit dem Laser lässt eine sehr schnelle Bearbeitung zu.

Beim Verbrennen und Verdampfen des Werkstoffs durch den Laserstrahl entstehen Dämpfe und Rauch. Eine gute Belüftung ist daher erforderlich. Holz ist zudem ein brennbares Material, daher darf die Brandgefahr nicht unterschätzt werden.

Generell kommt es bei harzhaltigen Hölzern zu einer stärkeren Rauchentwicklung als bei Hölzern mit niedrigem Harzanteil. Bei Massivholz benötigen Harthölzer in der Regel mehr Leistung als Weichhölzer. Hinsichtlich der Materialqualität gilt sowohl für das Schneiden als auch das Gravieren von Holz, dass Schnitt bzw. Gravur qualitativ umso besser ausfallen, je gleichmäßiger die Maserung sowie die Färbung des Holzes sind. Allgemein kann davon ausgegangen werden, dass die Schnittkanten des Lasers umso heller sind, je trockener und harzfreier das Holz ist. Bei der Lasergravur gilt in der Regel, dass harte Hölzer dunkle und weiche Hölzer hellere Gravuren ergeben. Da verschiedene Holzarten unterschiedlich auf den Laser reagieren, ist es hilfreich eine Bearbeitungsprobe mit dem Material durchzuführen.

Es kann abhängig von der Holzart und dem gewünschten Ergebnis erforderlich sein, die Schnittkante nachzubearbeiten.

Laserschneiden von Holz – die Funktionsweise

Die Bearbeitung von Holz mit einem Laser erfolgt in mehreren Schritten:

• Design erstellen: Das gewünschte Design wird mit der CAD-Software erstellt. Der Export erfolgt in einem Format, das von der Laseranlage gelesen und verarbeitet werden kann. Gängige Formate sind DXF bzw. SVG.
• Laseranlage einrichten: Der Rohling aus Holz wird auf der Arbeitsfläche der Laseranlage platziert.
• Leserparameter einstellen: Die erforderlichen Parameter für den Laserschneider werden eingestellt. Dazu zählen die Laserleistung und -geschwindigkeit. Die Einstellung erfolgt entsprechend der Holzart und -dicke.
• Schneidvorgang: Die Laseranlage folgt dem im Design definierten Schneidpfad und schneidet das Holz mit dem präzisen Laserstrahl.
• Nachbearbeitung: Nach Abschluss des Schneidvorgangs werden die Teile der Laseranlage entnommen und bei Bedarf nachbearbeitet. Übliche Nachbearbeitungen sind Schleifen oder Lackieren.

Falls noch keine Schneidparameter für den Werkstoff vorliegen, ist es für die Ermittlung der Parameter empfehlenswert, mit dem Laser eine Werkstoffprobe in geeigneter Dicke testweise zu schneiden. Durch Variation von Leistung und Schneidgeschwindigkeit ist es möglich, iterativ die Parameter für die gewünschte Schneidqualität zu ermitteln.

Benötigte Materialien und Ausrüstung für das Laserschneiden von Holz

Die beste Eignung für das Laserschneiden von Holz weisen vor allem CO2-Laser und Diodenlaser auf. CO2-Laser sind in der Regel leistungsstärker und damit für dickere Materialien geeignet. Diodenlaser sind kostengünstiger und für dünnere Werkstücke bzw. Gravuren ideal.

Für das Laserschneiden von Holz eignen sich je nach gewünschter Anwendung und Laserschneider unterschiedliche Materialien wie Sperrholz, Balsaholz, mitteldichte Faserplatten (MDF) oder Massivholz. Bei Sperrholz sowie MDF ist es wichtig, auf die Inhaltsstoffe des Holzwerkstoffs zu achten. Es können Klebstoffe enthalten sein, die beim Lasern giftige Dämpfe freisetzen. Empfehlenswert ist bei Sperrholz weißverleimte und für die Laserbehandlung ausgelegte Sperrholzplatten zu nutzen.

Für die Erstellung der gewünschten Designs ist eine CAD-Software notwendig. Hinsichtlich der Sicherheitsausrüstung ist eine Schutzbrille unerlässlich, um die Augen vor dem Laserlicht zu schützen. Für das rasche Abführen von Rauch und Partikeln, die beim Laserschneiden entstehen, ist eine Absauganlage wichtig. Vorsorglich sollte ein Feuerlöscher verfügbar sein, da es sich bei Holz grundsätzlich um einen leicht entflammbaren Werkstoff handelt.

Tipps für das Laserschneiden von Holz

Im Rahmen der Materialvorbereitung ist es empfehlenswert, einen Oberflächenschutz für die Dauer des Schneidvorgangs aufzubringen. Grund dafür ist, dass sich beim Laserschneiden von Holz klebriger Staub bilden kann, welcher sich nicht am Objekt festsetzen sollte. Der z. B. in Form eines Tapes aufgebrachte Oberflächenschutz wird mitgeschnitten und nach der Laserbearbeitung einfach abgezogen. Das Tape muss für die Laserbearbeitung geeignet sein.

Beim Laserschneiden von Holz spielt die Materialdicke eine wesentliche Rolle. In der Regel sollte die Brennweite der Laseroptik für dickeres Material länger sein.

Sehr hilfreich ist beim Laserschneiden von Holz ein Druckluftgebläse für das rasche Ableiten von Staub und Gas aus der Schnittfuge. Die Düse sollte einen kleinen Durchmesser aufweisen, um die Linse des Lasers besser zu schützen. Mithilfe von Druckluft wird die Schneidqualität deutlich verbessert.

Beim Laserschneiden von Holz entstehen Staub und Gase, die schnell abgesaugt werden müssen. Eine Absauganlage ist für dieses Schneidverfahren daher erforderlich.

Welches Holz nimmt man zum Lasern?

Neben Massivholz sind insbesondere Sperrholz, mitteldichte Faserplatten (MDF) und Furnier für das Laserschneiden geeignet.

Holz ist ein natürlicher Werkstoff mit teils veränderlichen Eigenschaften bzw. Unregelmäßigkeiten. Bei der Bearbeitung mit dem Laser müssen daher verschiedene Merkmale wie etwa die Dichte sowie der Harzgehalt berücksichtigt werden.

In dieser Übersicht sind die wichtigsten für das Laserschneiden geeigneten Holzarten angeführt:

• Weiche Hölzer: Dazu gehören Balsaholz bzw. Pappel. Es wird weniger Laserleistung benötigt.
• Hartholz: Holzarten wie Eiche oder Kirsche sind dichte Hölzer. Sie benötigen mehr Laserleistung zum Schneiden.
• Furniere: Diese bestehen aus Echtholz und weisen daher dieselben Schneideigenschaften auf wie Platten aus Massivholz.
• Sperrholz: Sperrhölzer bestehen aus zumindest drei Holzlagen. Der Faserverlauf der Lagen wird unter einem Winkel von 90° verleimt. Sperrholz ist in unterschiedlichen Stärken erhältlich und wird aus verschiedenen Holzarten gefertigt. Für das Laserschneiden ist die Art des Leims wesentlich, daher sollten speziell für die Laserbearbeitung hergestellte, weißverleimte Sperrholzplatten verwendet werden.
• Mitteldichte Faserplatte (MDF): Es handelt sich um einen homogenen Holzwerkstoff, der in der Regel aus zerfasertem, rindenfreiem Nadelholz produziert wird. Bei der Herstellung erfolgt eine schonende Verpressung in Längs- und Querrichtung. Sowohl die Oberfläche als auch die Kanten sind fest und glatt. MDF ist gut für das Laserschneiden geeignet. Die Schnittkanten dunkeln infolge der Laserbearbeitung stark ab.
• Nadelhölzer: Holzarten wie Lärche oder Tanne sind weniger für das Laserschneiden geeignet. Meist weisen diese Hölzer viele ungleichmäßige Maserungen auf, die sehr hart sind, während das umliegende Holz weich ist. Daher ist es schwierig die richtigen Parameter zu finden.

Für das Laserschneiden von Holz sind diese Holzarten besonders gut geeignet:

• Sperrholz: Sperrholz aus Pappel oder Birke ist konsistent und sehr gut verarbeitbar.
• Balsaholz: Das sehr weiche und leichte Holz ist ideal für filigrane Arbeiten.
• Linde: Das Holz ist weich und gut zu bearbeiten.
• Ahorn: Das Holz weist eine gleichmäßige Maserung auf.
• Kirsche: das Material hat eine dunklere Farbe.

Dieses Material sollten Sie niemals mit dem Laserschneider schneiden

Einige Materialien sollten aus Sicherheitsgründen auf keinen Fall mit dem Laser bearbeitet werden oder sind nur eingeschränkt bearbeitbar. Ursache für die Sicherheitsbedenken sind spezifische Inhaltsstoffe des jeweiligen Materials. Generell ist zu beachten, dass für die Laserbearbeitung die Zusammensetzung des Materials bekannt sein muss, um gesundheitliche Risiken für Menschen oder Schäden an der Laseranlage zu vermeiden.

Diese Materialien setzen bei Erhitzung durch den Laserstrahl Schadstoffe frei. Daher dürfen sie mit Laser nicht verarbeitet werden:

• Kohlenstofffasern (Karbon): Schädliche Dämpfe können entstehen.
• Carbonverstärkter Kunststoff (CFK): Schmilzt an den Schnittkanten und sorgt für Rauchentwicklung.
• Polyvinylchloride (PVC): Es können Chlorgas und Salzsäure entstehen.
• Polyvinylbutyrale (PVB)
• Polytetrafluoräthylene (PTFE /Teflon)
• High Density Polyethylene (HDPE), Hart-PE, PE-HD: Schmilzt und entzündet sich.
• Polypropylen Schaumstoff: Entzündet sich.
• Neopren: Schädliche Dämpfe.
• Leder und Kunstleder mit Chrom (VI)
• Berylliumoxide
• GFK/Fiberglas/Glasfaserverstärkter Kunststoff: Giftige Dämpfe können entstehen.
• Materialien, die Epoxy- oder Phenolharze enthalten: Der Werkstoff kann sich entzünden.
• Materialien, die Halogene wie Fluor, Chlor, Brom, Jod oder Astatin enthalten

Bei Materialien mit dem Hinweis ‚flammhemmend‘ ist besondere Vorsicht geboten, da für die flammhemmende Wirkung häufig Brom eingesetzt wird. Auch bei diesen Materialien ist spezielle Vorsicht geboten:

• Mangan
• Chrom
• Kupfer
• Blei
• Cobalt
• Nickel