Toleranzen und Genauigkeit beim Laserschneiden

Toleranzen beim Laserschneiden: Wie höchste Genauigkeiten erreichen werden

Wie bei jedem Trennverfahren, treten auch beim Schneiden mit dem Laser fertigungsbedingt geringfügige Abweichungen zu den Fertigungsdaten auf. Diese kommen zum Beispiel durch kleinste Ungenauigkeiten bei der Bewegung der Laseranlage, Unregelmäßigkeiten im Material und bei der Strahlformung Zustande.

Damit die Laserteile trotzdem Ihren Anforderungen entsprechen, passgenau sitzen und vor allem in der Serienfertigung bzw. Massenproduktion austauschbar sind, werden zulässige Toleranzen zum Nennmaß bestimmt. Durch die Festlegung von geeigneten Fertigungstoleranzen lässt sich die gewünschte Genauigkeit eines Schneidteils eindeutig definieren, notwendige Spiel- oder Überpassung zwischen zwei Teilen festlegen und auch die Wirtschaftlichkeit der Fertigung optimieren. Dabei ergibt sich die Toleranz aus der Differenz von Höchstmaß zu Mindestmaß.

Darstellung der Toleranzen beim Laserschneiden

Die Toleranz ist also die zulässige Abweichung des Zuschnitts vom Nennmaß, die der Kunde dem Fertiger vorgibt. Das Istmaß des Laserschneidteils muss innerhalb der oberen und unteren Grenzmaße liegen. Falls keine expliziten Vorgaben durch den Kunden bestimmt sind, existieren Normen für allgemeine Fertigungstoleranzen.

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Allgemeintoleranzen der Fertigung nach ISO 2768

Die DIN ISO 2768 fasst allgemein gültige Toleranzmaße zusammen, die auf vielen technischen Zeichnungen für die Tolerierung nicht separat tolerierter Maße und Winkel herangezogen werden. Also für Maße, die keine explizite Vorgabe für das Nennmaß und die zulässige Toleranz besitzen.

Toleranzklassen

Innerhalb der DIN ISO 2768 existieren sogenannte Toleranzklassen, die unterschiedlich enge Toleranzen definieren. Die Allgemeintoleranzen sind wie folgt untergliedert:

f (f) fein
m (m) mittel
c (g) grob
v (sg) sehr grob

Bei TEPROSA werden alle Schneidteile nach der Norm DIN ISO 2768-1 m (Allgemeintoleranzen) für das geometrische Maß gefertigt, wenn mit dem Kunden keine andere Vereinbarung getroffen wurde. Durch die vier möglichen Toleranzklassen fein (f), mittel (m), grob (g) und sehr grob (sg) wird die jeweilige Genauigkeit bei der Fertigung durch die DIN ISO 2768-1 definiert und vereinfacht.

Grenzmaß für Länge nach DIN ISO 2768 m

Toleranz- klasse	Grenzabmaße in mm für Nennmaßbereich in mm
Toleranz- klasse	< 0,5	0,5 bis 3	über 3 bis 6	über 6 bis 30	über 30 bis 120	über 120 bis 400	über 400 bis 1000	über 1000 bis 2000	über 2000 bis 4000	über 4000 bis 8000
f (fein)		± 0,05	± 0,05	± 0,10	± 0,15	± 0,2	± 0,3	± 0,5	–	–
m (mittel)		± 0,10	± 0,10	± 0,20	± 0,30	± 0,5	± 0,8	± 1,2	± 2	± 3

DIN ISO 2768-m: Grenzabmaße für Rundungshalbmesser und Fasenhöhe

Toleranz- Klasse	Grenzabmaße in mm für Nennmaßbereich in mm
Toleranz- Klasse	< 0,5	0,5 bis 3	über 3 bis 6	über 6 bis 30	über 30 bis 120	über 120 bis 400
f (fein)		± 0,2	± 0,5	± 1,0	± 2,0	± 4,0
m (mittel)		± 0,4	± 1,0	± 2,0	± 4,0	± 8,0

Geradheit und Ebenheit

Hinsichtlich der Geradheit beziehungsweise der Ebenheit kennt die DIN ISO 2768-2 die Toleranzklassen H, K und L.

Toleranz- Klasse	Allgemeintoleranzen für Geradheit und Ebenheit in mm für Nennmaßbereich mm
Toleranz- Klasse	bis 100	über 100 bis 300	über 300 bis 1000	über 1000 bis 3000
H	0,2	0,3	0,4	0,5
K	0,4	0,6	0,8	1
L	0,6	1	1,5	2

Standardtoleranz thermische Verfahren nach ISO 9013-1

In der DIN EN ISO 9013 werden Standardtoleranzen für thermische Verfahren definiert. Neben dem Laserschneiden werden die Verfahren Plasmaschneiden und Autogenschneiden erwähnt. Mit der DIN EN ISO 9013-1 existiert eine weitere Norm, die für das Laserbrennschneiden relevante Vorgaben hinsichtlich der Toleranzen definiert.

Maßtoleranzen für Laserschneiden nach ISO 9013-1, Toleranzklasse 1:

Werkstückdicke	Nennmaße
	> 0 bis	≤ 3 bis	≤ 10 bis	≥ 35 bis	≥ 125 bis	≥ 315 bis	≥ 1.000 bis	≥ 2.000 bis	≥ 4.000 bis	≥ 6.000 bis
	< 3	< 10	< 35	< 125	< 315	< 1.000	< 2.000	< 4.000	< 6.000	< 8.000
	Grenzabmaße
> 0 bis ≤ 1	± 0,075	± 0,1	± 0,1	± 0,2	± 0,2	± 0,3	± 0,4	± 0,65	± 0,9	± 1,6
> 1 bis ≤ 3,15	± 0,1	± 0,1	± 0,2	± 0,25	± 0,25	± 0,35	± 0,4	± 0,65	± 1	± 1,75
> 3,15 bis ≤ 6,3	± 0,2	± 0,2	± 0,25	± 0,25	± 0,3	± 0,4	± 0,45	± 0,7	± 1,1	± 1,9
> 6,3 bis ≤ 10	—	± 0,25	± 0,3	± 0,3	± 0,35	± 0,45	± 0,55	± 0,75	± 1,25	± 2,2
> 10 bis ≤ 15	—	± 0,3	± 0,35	± 0,4	± 0,45	± 0,55	± 0,65	± 0,85	± 1,5	± 2,5
> 15 bis ≤ 20	—	± 0,4	± 0,4	± 0,45	± 0,55	± 0,75	± 0,85	± 1,2	± 1,9	± 2,8
> 20 bis ≤ 25	—	± 0,45	± 0,5	± 0,6	± 0,7	± 0,9	± 1,1	± 1,6	± 2,4	± 3,25

Wie man bei allen Maßangaben den Tabellen sieht, ist die Tolerierung stark abhängig von der Materialdicke. Je dicker ein Werkstoff ist, umso anspruchsvoller wird es, eine enge geometrische Toleranz umzusetzen.

Toleranzen des Ausgangsmaterials

Ebenheitstoleranzen nach DIN EN 10259 – kaltgewalztes Blech

Die DIN EN 10259 definiert Grenzen hinsichtlich der Ebenheit in für kaltgewalzte Bleche. Die folgenden Toleranzen werden bereits beim Ausgangsmaterial erreicht.

Stärke	Toleranz
0,4 mm	± 0,04 mm
0,5 – 0-6 mm	± 0,05 mm
0,7 – 1,0 mm	± 0,06 mm
1,2 – 1,25 mm	± 0,08 mm
1,5 – 2,0 mm	± 0,10 mm
2,5 – 3,0 mm	± 0,12 mm
3,5 – 4,0 mm	± 0,14 mm
4,5 – 6,0 mm	± 0,15 mm

Ebenheitstoleranzen nach DIN EN 10029 – warmgewalztes Blech

Die DIN EN 10029 legt Grenzen hinsichtlich der Ebenheit in 1.000 mm und 2.000 mm Messlängen für warmgewalzte Bleche fest. Die folgenden Toleranzen werden bereits beim Ausgangsmaterial erreicht.

Stärke	S235/S355/S355MC 1.4301/1.4404/1.4571	S690/S700MC/S960 HB400-500
3 bis < 5	9	12
5 bis < 8	8	11
8 bis < 15	7	10
15 bis < 25	7	10
25 bis < 40	6	9
40 bis < 250	5	8

Dickentoleranz für Präzisions- und Federband nach DIN EN 9445-1

Toleranzen für Federband und Präzisionsband gemäß EN ISO 9445-1:2010-06

Nennbreite (w)		w < 125			125 ≤ w < 250			250 ≤ w < 600
Nenndicke (t) größer oder gleich – kleiner als		Normal	Fein (F)	Präzision (P)	Normal	Fein (F)	Präzision (P)	Normal	Fein (F)	Präzision (P)
0,05	0,1	± 0,10 · t	± 0,06 · t	± 0,04 · t	± 0,12 · t	± 0,10 · t	± 0,08 · t	± 0,15 · t	± 0,10 · t	± 0,08 · t
0,1	0,15	± 0,010	± 0,008	± 0,006	± 0,015	± 0,012	± 0,008	± 0,020	± 0,015	± 0,010
0,15	0,2	± 0,015	± 0,010	± 0,008	± 0,020	± 0,012	± 0,010	± 0,025	± 0,015	± 0,012
0,2	0,25	± 0,015	± 0,012	± 0,008	± 0,020	± 0,015	± 0,010	± 0,025	± 0,020	± 0,012
0,25	0,3	± 0,017	± 0,012	± 0,009	± 0,025	± 0,015	± 0,012	± 0,030	± 0,020	± 0,015
0,3	0,4	± 0,020	± 0,015	± 0,010	± 0,025	± 0,020	± 0,012	± 0,030	± 0,025	± 0,015
0,4	0,5	± 0,025	± 0,020	± 0,012	± 0,030	± 0,020	± 0,015	± 0,035	± 0,025	± 0,018
0,5	0,6	± 0,030	± 0,020	± 0,014	± 0,030	± 0,025	± 0,015	± 0,040	± 0,030	± 0,020
0,6	0,8	± 0,030	± 0,025	± 0,015	± 0,035	± 0,030	± 0,018	± 0,040	± 0,035	± 0,025
0,8	1	± 0,030	± 0,025	± 0,018	± 0,040	± 0,030	± 0,020	± 0,050	± 0,035	± 0,025
1	1,2	± 0,035	± 0,030	± 0,020	± 0,045	± 0,035	± 0,025	± 0,050	± 0,040	± 0,030
1,2	1,5	± 0,040	± 0,030	± 0,020	± 0,050	± 0,035	± 0,025	± 0,060	± 0,045	± 0,030
1,5	2	± 0,050	± 0,035	± 0,025	± 0,060	± 0,040	± 0,030	± 0,070	± 0,050	± 0,035
2	2,5	± 0,050	± 0,035	± 0,025	± 0,070	± 0,045	± 0,030	± 0,080	± 0,060	± 0,040
2,5	3	± 0,060	± 0,045	± 0,030	± 0,070	± 0,050	± 0,035	± 0,090	± 0,070	± 0,045

Allgenmeine Konstruktionsrichtlinien

Obwohl das Bearbeitungsverfahren mit dem Laser bereits sehr präzise ist, existieren Grenzen. Die Güte von Schnittkanten, vom Schnittspalt, die Winkelgenauigkeit, die Schnittqualität und die geometrische Genauigkeit im Allgemeinen hängen von diversen Einflussfaktoren ab. Um Ihnen ein perfektes Schneidteil liefern zu können, ist es ratsam, dass Ihre Konstruktion die folgenden Eckpunkte berücksichtigt.

Minimale Bauteilabmessungen: 1 x 1 mm
Maximale Bauteilabmessungen: 1500 x 1000 mm
Verarbeitbare Dateiformate: DXF, DWG, STEP, SLDPRT, CATPART, CATDRAWING, GEO, GERBER
Schicken Sie uns immer nur ein Teil/ einen Zuschnitt pro Datei.
Konturen sollten geschlossen sein und immer eine Verbindung (Mikrosteg) zum Hauptteil haben.
Ihre Konstruktionsdatei sollte keine überstehenden oder überlappenden Linien besitzen.
Setzen Sie Passmarken wie Kreise oder Kreuze mit in Ihre Zeichnung. Wir können diese gerne direkt beim Schneidprozess mit aufbringen (Lasermarkieren)
Die Kontur sollte, im Maßstab 1:1, auf die gewünschte Toleranzmitte gezeichnet sein.

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Allgemeine Hinweise

Wir sind bestrebt unseren Kunden immer den besten Service und die höchste Qualität zu Ihrem Zielpreis zu bieten. Hier sind noch ein paar Hinweis, die für Sie relevant sein könnten.

2D-Laserschneiden: wir fertigen ausschließlich zweidimensionale Teile.
Mikrostege: es kann in Einzelfällen erforderlich sein, dass wir Ihren Zuschnitten Mikrostege hinzufügen. In diesem Fall stimmen wir die Position im Vorfeld mit Ihnen ab.
Wärmeeintrag und Eigenspannung können bei der Bearbeitung mit dem Laser zum Verzug der Zuschnitte führen. Das tritt je nach verwendetem Schneidverfahren insbesondere bei Laserschneidteilen mit vielen Bohrungen/ Öffnungen auf.
Die Verarbeitung von Materialstärken unter 0,05 mm kann, durch den Schneidgasdruck und die entstehende Materialschwingung, zu nicht glatten Schneidkanten führen.

Enge-Toleranzen-im-Laserzuschnitt-bei-TEPROSA

M. Barth

TEPROSA GmbH, Paul-Ecke-Strasse 6, 39114 Magdeburg, Germany

Geschäftsführer & Gesellschafter der TEPROSA GmbH.