CO2-Laser-Einstellungen – Vergleich von 80W- und 130W-CO2-Lasern.
Zusammenfassung
Das tatsächliche Ergebnis eines CO₂-Lasers hängt in erster Linie davon ab, wie viel Energie pro definierter Länge oder Fläche auf das Material übertragen wird – nicht von einer einzelnen Einstellung. Leistung, Geschwindigkeit, Pulsfrequenz (Hz) bzw. Pulsdichte (PPI), Fokus und Luftunterstützung beeinflussen sich gegenseitig. Hersteller betonen daher konsequent, dass vor der Produktion Tests mit genau der Materialcharge durchgeführt werden müssen, die später verwendet wird.
In der Praxis gilt ein 80W-CO₂-Laser häufig als guter Kompromiss für vielseitige Anwendungen. Er schneidet typische Werkstattmaterialien zuverlässig und eignet sich gleichzeitig für feine Gravuren und kleinere Arbeiten. Ein 130W-CO₂-Laser bietet hingegen in der Regel eine höhere Produktivität: Er ermöglicht schnelleres Schneiden, die Bearbeitung dickerer Materialien oder das Erreichen des gewünschten Ergebnisses mit weniger Durchgängen. Dies zeigt sich besonders bei Acryl, MDF und Sperrholz und entspricht den Herstellerangaben, wonach höhere Leistung höhere Geschwindigkeiten bei gleicher Schnitttiefe erlaubt.
Es ist wichtig zu verstehen, dass Prozentwerte der Leistung zwischen Lasern unterschiedlicher Leistung nicht direkt vergleichbar sind. Eine Einstellung von beispielsweise 30 % bedeutet bei einem 80W- und einem 130W-Gerät nicht die gleiche absolute Ausgangsleistung. 30 % eines 80W-Lasers entsprechen etwa 24W, während 30 % eines 130W-Lasers rund 39W ergeben – noch bevor Faktoren wie Wirkungsgrad oder Kalibrierung berücksichtigt werden. Hersteller beschreiben die prozentuale Leistung als eine Art Tastverhältnis-Steuerung und weisen darauf hin, dass zwischen Maschinen Unterschiede bestehen und sich die Leistung im Laufe der Zeit durch Verschleiß verändert.
Der beste Arbeitsablauf basiert auf einem reproduzierbaren Entscheidungsprozess: Material auswählen, geeignete Linsen- und Fokusstrategie festlegen, mit bewährten Ausgangswerten beginnen, ein kleines Testfeld erstellen und jeweils nur einen Parameter gleichzeitig verändern. Üblicherweise wird zuerst die Geschwindigkeit angepasst, dann die Leistung, anschließend Frequenz oder PPI und zuletzt der Fokus. Dieses Vorgehen entspricht sowohl den Herstellerempfehlungen als auch der sogenannten „Power-Grid-Methode“ aus der Markierungstechnik, mit der sich geeignete Einstellungen schnell und systematisch ermitteln lassen.
Geltungsbereich, Annahmen und Interpretation der Einstellungen
Dieser Leitfaden geht von einem CO₂-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm aus, unabhängig davon, ob es sich um eine Glas- oder RF-Röhre handelt. Außerdem wird angenommen, dass die Maschine über Luftunterstützung und eine aktive Absaugung verfügt. Verarbeitet werden typische Werkstattmaterialien wie Holz, Kunststoffe, Leder, Gummi, beschichtete Metalle, Glas und Stein.
Controller oder Software können die Geschwindigkeit in mm/s oder mm/min angeben, wie es beispielsweise in Ruida- oder LightBurn-Workflows üblich ist. Viele Herstellerdatenbanken verwenden jedoch Prozentangaben für die Geschwindigkeit, die sich ohne Kenntnis der maximalen Maschinengeschwindigkeit und Bewegungscharakteristik nicht direkt umrechnen lassen.
Die im Bericht genannten numerischen Startwerte basieren vorzugsweise auf Hersteller-Parametertabellen für 80W- und 130W-CO₂-Laser, Bedienungsanleitungen zur Erklärung von Leistung, Geschwindigkeit, PPI und Hz sowie auf Sicherheits- und technischen Datenblättern für Materialien und Chemikalien. Da weder konkretes Maschinenmodell noch Optik oder Strahlqualität spezifiziert sind, sollten alle Tabellen als Ausgangsbereiche betrachtet und durch Tests bestätigt werden.
Unterschiede zwischen 80W- und 130W-CO₂-Lasern und wann welcher sinnvoll ist
Die direkteste Vergleichsmethode besteht darin, die vom Hersteller angegebenen Schnittgeschwindigkeiten für identische Materialien und Dicken zu betrachten. Beispielsweise erreicht ein 80W-Laser beim Schneiden von 20 mm Acryl etwa 0,8 mm/s bei hoher Leistung, während ein 130W-Laser etwa 2 mm/s erreicht – also rund das 2,5-Fache. Auch bei 2 mm Sperrholz ist der Unterschied deutlich: etwa 80 mm/s beim 80W-Gerät gegenüber ca. 150 mm/s beim 130W-Gerät. Bei MDF fallen die Unterschiede je nach Dicke geringer aus, doch bei dickeren Materialien zeigt der leistungsstärkere Laser deutliche Vorteile.
Beim Gravieren sind zwei praktische Einschränkungen zu beachten, die bei höherer Leistung stärker ins Gewicht fallen, insbesondere bei Glasröhrenlasern. Erstens existiert eine Mindestzündschwelle: Leistungsstärkere Röhren benötigen oft eine höhere Mindestleistung für stabilen Betrieb. Dadurch kann sehr schwaches Gravieren instabil werden und Streifen oder ungleichmäßige Markierungen erzeugen. Zweitens wird die Feinheit der Gravur durch die Spotgröße des fokussierten Strahls und die Präzision des Bewegungssystems begrenzt. Die Optik beschreibt die Spotgröße als Funktion von Wellenlänge, Brennweite, Strahldurchmesser und Strahlqualität.
Ein 80W-Laser ist besonders geeignet für gravurlastige Arbeiten, dünne Materialien und vielseitige Anwendungen ohne hohen Aufwand für Kühlung und Absaugung. Ein 130W-Laser ist sinnvoll, wenn Produktivität, dicke Materialien und hohe Schneidgeschwindigkeit im Vordergrund stehen.
Wie CO₂-Laser-Einstellungen tatsächlich funktionieren
Hersteller beschreiben die prozentuale Leistung als Steuerung des Ausgangsniveaus, oft umgesetzt als Tastverhältnis-Modulation. Eine praktische Näherungsformel lautet:
mittlere optische Leistung = Nennleistung × Leistungsprozentsatz / 100
Das bedeutet:
80W bei 30 % ≈ 24W
130W bei 30 % ≈ 39W
Dabei sind zwei Einschränkungen zu beachten: Maschinen unterscheiden sich selbst innerhalb derselben Bauart, und Faktoren wie Optikzustand und Röhrenalter beeinflussen die Leistung. Zudem wirken sich bei manchen Controllern (z. B. Ruida) auch Parameter wie minimale/maximale Leistung und Startgeschwindigkeit auf das tatsächliche Verhalten aus.
Beim Vektorschneiden ist die Energie pro Längeneinheit entscheidend. Näherungsweise gilt:
Energie pro mm ≈ Leistung / Geschwindigkeit
Beim Wechsel von 80W auf 130W kann die Geschwindigkeit bei gleichem Leistungsprozentsatz etwa um den Faktor 1,63 erhöht werden (130/80).
Beim Rastergravieren zählt die Energie pro Fläche. Durch Anpassung von Geschwindigkeit, Leistung, DPI oder Durchgängen lassen sich ähnliche Ergebnisse erzielen.
Frequenz (Hz), PPI und Kantenqualität
Beim Gravieren wird PPI verwendet und sollte dem DPI-Wert entsprechen oder ein Vielfaches davon sein. Beim Schneiden wird die Frequenz (Hz) genutzt, typischerweise im Bereich von etwa 1000 bis 60 000 Hz.
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Hohe Frequenz (z. B. 5000–20 000 Hz) → glattere Acrylkanten
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Niedrige Frequenz (ca. 1000 Hz) → hellere Holzschnittkanten
Hohe PPI-Werte erhöhen Schmelzen und Verkohlung, niedrige reduzieren diese Effekte, können jedoch rauere Kanten erzeugen.
Fokus, Linsenwahl und deren Einfluss
Eine Linse mit kurzer Brennweite erzeugt einen kleineren Spot mit höherer Energiedichte, aber geringerer Tiefenschärfe. Eine Linse mit längerer Brennweite erzeugt einen größeren Spot, ist toleranter im Fokus und eignet sich besser für dicke Materialien.
Faustregel:
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kurze Brennweite → feine Gravur
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lange Brennweite → dicke Materialien schneiden
Startwerte für Gravuren
Die folgenden Werte basieren auf Herstellerdaten (z. B. Thunder) und dienen als Ausgangspunkte:
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Birkensperrholz (3–6 mm):
80W → 18–28 %, 500 mm/s
130W → 12–20 %, 500 mm/s -
MDF (3 mm):
80W → ca. 28 %
130W → ca. 20 % -
Hartholz:
80W → 20–30 %, 400–500 mm/s
130W → 15–25 % -
Acryl (gegossen): ~20 %
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Acryl (extrudiert): 15–20 %
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Furnier: geringere Leistung
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Leder: ~20 %
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Papier: ~14–18 %
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Karton: ~20 %
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Glas: 20–25 %
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Gummi: höhere Leistung
Materialien wie Baumwolle, Polyester, Kork oder beschichtete Oberflächen müssen individuell getestet werden.
Unbeschichtete Metalle sind für CO₂-Laser ungeeignet; Edelstahl kann nur mit Markiermitteln bearbeitet werden. PVC und Vinyl dürfen niemals gelasert werden. Polycarbonat gilt als Hochrisikomaterial.
Startwerte für das Schneiden
Die Ausgangswerte für das Schneiden basieren ebenfalls hauptsächlich auf den Tabellen von Thunder für 80W- und 130W-Laser. Die Empfehlungen zur Frequenz folgen den Herstellerangaben: Acryl benötigt eine höhere Frequenz, Holz eine niedrigere, und Textilien liegen meist im Bereich von 1000–3000 Hz. Für das Schneiden von PET-G wurde die Anleitung des Kunststoffherstellers verwendet, wobei industrielle Werte als erste Orientierung angepasst wurden.
Für 3 mm Birkensperrholz kann man bei einer 80W-Maschine mit etwa 90 % Leistung und 55 mm/s beginnen, bei einer 130W-Maschine mit etwa 80–90 % und 90 mm/s. Für 4,5 mm Sperrholz liegt der Startwert bei 80W bei etwa 90 % und 35 mm/s und bei 130W bei 90 % und 45 mm/s. Für 3 mm MDF eignet sich bei 80W etwa 90 % und 30–38 mm/s, bei 130W etwa 90 % und 28–40 mm/s. Für 6 mm gegossenes Acryl sind etwa 90 % und 10 mm/s bei 80W sowie etwa 90 % und 12–14 mm/s bei 130W geeignet; in beiden Fällen sollte eine höhere Frequenz verwendet werden. Für 10 mm Acryl liegt der Ausgangspunkt bei etwa 90 % und 3,5 mm/s für 80W sowie 90 % und 5 mm/s für 130W. Dünnes Furnier, Leder, Papier, Karton, Stoff, Gummi und Kork müssen jeweils separat getestet werden, jedoch gilt als Faustregel: Mit einer 130W-Maschine kann man bei gleicher Aufgabe meist mit höherer Geschwindigkeit arbeiten oder weniger Durchgänge benötigen.
Beschichtete Metalle, wie eloxiertes Aluminium oder pulverbeschichteter Stahl, gehören nicht zu den Materialien für das Schneiden mit einem CO₂-Laser, sondern werden markiert oder graviert. Unbeschichtete Metalle reflektieren die CO₂-Wellenlänge, weshalb für deren direkte Markierung eher ein Faserlaser geeignet ist. PVC und Vinyl sind vollständig verboten, und Polycarbonat sollte vermieden werden, sofern keine sicheren Informationen über Zusammensetzung und Sicherheit vorliegen.
Sicherheit und materialbezogene Hinweise
Belüftung und Rauchabsaugung sind keine optionalen Extras, sondern zwingend erforderlich. Die Richtlinien des Massachusetts Institute of Technology betonen, dass Laser mit einer ausreichenden Absaugung gemäß den Herstellerangaben ausgestattet sein müssen und in vielen Fällen ein speziell ausgelegtes System mit ausreichendem statischem Druck erforderlich ist. Eine einfache Raumlüftung reicht nicht aus. Auch Sicherheitsdatenblätter von Herstellern und Materialien verlangen eine ausreichende Belüftung beim Laserschneiden von Kunststoffen.
Es gibt mehrere Materialien, die strikt verboten sind. PVC und Vinyl dürfen weder geschnitten noch graviert werden. Epilog Laser warnt, dass PVC-haltige Materialien Chlorwasserstoff und Vinylchlorid freisetzen können, die die Maschine irreversibel beschädigen und gesundheitsschädlich sind. Trotec führt PVC und halogenhaltige Materialien ebenfalls als ungeeignet auf, da bei deren Bearbeitung gefährliche Gase und Stäube entstehen können. Einer der Hersteller formuliert es ausdrücklich: Vinyl und PVC dürfen niemals geschnitten werden.
Leder und Kunstleder müssen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung überprüft werden. Laut Trotec ist Leder mit Chrom(VI)-Verbindungen ungeeignet, und viele Kunstleder enthalten PVC. Auch neuere wissenschaftliche Studien zeigen, dass beim Laserschneiden bestimmter gegerbter Leder gefährliche Chromverbindungen entstehen können.
MDF und einige Sperrhölzer gehören zu den Holzverbundstoffen, bei denen Harzanteile und Formaldehydemissionen berücksichtigt werden müssen. Daher sollten diese Materialien als stark rauchend betrachtet werden und erfordern eine gute Absaugung.
Nachbearbeitung und praktische Hinweise
Bei Acryl ergibt gegossenes Material beim Gravieren eine matt-weiße Oberfläche, während extrudiertes Material meist glatter geschnitten wird. Das Entfernen der Schutzfolie nach der Bearbeitung hilft, Rauchablagerungen zu reduzieren. Bei Glas können Maßnahmen zur Wärmeverteilung, wie z. B. ein Seifenfilm, eingesetzt werden, um Abplatzungen zu reduzieren und eine gleichmäßig matte Oberfläche zu erzielen. Bei beschichteten Metallen ist zu berücksichtigen, dass die Beschichtung oder Eloxalschicht entfernt wird; Rückstände sollten nach der Bearbeitung abgewischt werden. Bei Markierpasten sollte eine dünne Schicht aufgetragen, getrocknet, mit dem Laser bearbeitet und anschließend das überschüssige Material abgewaschen werden. PET-G kann nach der Bearbeitung einen Geruch aufweisen; die Teile sollten daher gelüftet und mit warmem Wasser gereinigt werden.
Fehlersuche, Wartung und Entscheidungslogik
Wenn Holzkanten sehr dunkel oder verkohlt werden, sollte die Geschwindigkeit erhöht, die Leistung reduziert oder die Frequenz gesenkt werden; beim Holzschneiden kann man sich beispielsweise in Richtung etwa 1000 Hz bewegen. Auch mehrere schnellere Durchgänge statt eines langsamen können helfen.
Wenn das Material nicht vollständig durchtrennt wird, insbesondere bei Sperrholz oder MDF, sollte die Geschwindigkeit leicht reduziert, die Leistung erhöht, der Fokus überprüft und sichergestellt werden, dass die Luftunterstützung korrekt funktioniert. Außerdem sollte geprüft werden, ob Klebestellen oder Dickenschwankungen im Material vorhanden sind. Mehrere Durchgänge können helfen, führen jedoch oft zu stärkerer Verkohlung der Schnittkante.
Wenn die Acrylkante rau oder nicht ausreichend glänzend ist, sollte die Frequenz erhöht, die Eignung der Schutzfolie überprüft sowie Luftstrom und Fokus kontrolliert werden. Bei dickerem Material kann eine Linse mit längerer Brennweite helfen, die Konizität zu verringern.
Wenn Kunststoff schmilzt oder wieder zusammenklebt, sollte die Frequenz reduziert oder die Geschwindigkeit erhöht werden, eine ausreichende Luftzufuhr sichergestellt und gegebenenfalls mit mehreren Durchgängen und Abkühlpausen gearbeitet werden.
Wenn Flammen oder Entzündungen auftreten, etwa bei Papier, Kork oder bestimmten Holzarten, sollte der Luftstrom erhöht, das Wabengitter und die Auffangwanne gereinigt, die Verweildauer des Laserstrahls reduziert und die Maschine niemals unbeaufsichtigt betrieben werden.
Verschmutzte Optiken können den Eindruck erwecken, dass der Laser zu schwach ist. Tatsächlich verringert verschmutzte Optik die auf das Material treffende Leistung und kann die Linsen beschädigen. Hersteller empfehlen, die Optik regelmäßig zu reinigen, in manchen Fällen sogar täglich. Auch Fehljustierungen und falscher Fokus können dazu führen, dass Einstellungen falsch erscheinen, weshalb diese bei der Fehlersuche immer überprüft werden sollten.
Eine praktische Methode, Einstellungen von einer 80W- auf eine 130W-Maschine zu übertragen, besteht darin, mit folgender Formel zu beginnen: Geschwindigkeit bei 130W = Geschwindigkeit bei 80W × (130 / 80). Das entspricht einer etwa 1,63-fachen Geschwindigkeitssteigerung. Anschließend kann bei Bedarf die Leistung leicht reduziert und die Frequenz feinjustiert werden, je nachdem, ob eine bessere Acrylkante oder eine hellere Holzkante gewünscht ist. Diese Logik basiert auf dem Prinzip der Energie pro Längeneinheit und entspricht den Herstellerhinweisen, dass höhere Leistung höhere Geschwindigkeiten bei gleicher Schnitttiefe ermöglicht.
