Z-Achse (Höhenverstellung beim Laser)
Z-Achse (Höhenverstellung beim Laser)
Was ist die Z-Achse?
Die Z-Achse ist die vertikale Bewegungsachse eines Lasersystems. Sie regelt den Abstand zwischen Linse und Werkstück und damit den Fokuspunkt des Laserstrahls. Während die X-Achse (links/rechts) und Y-Achse (vor/zurück) für die Bewegung im Arbeitsbereich zuständig sind, sorgt die Z-Achse dafür, dass der Laser in der optimalen Brennebene arbeitet. [1]
Je nach Laser-Typ bewegt die Z-Achse entweder den Laserkopf (z. B. bei Galvo-Systemen) oder den Arbeitstisch (z. B. bei CO₂-Flachbettlasern).
Warum ist die Z-Achse so wichtig?
- Fokusgenauigkeit: Der Laser hat nur in einem sehr kleinen Bereich seine maximale Energieverdichtung. Eine falsche Z-Position führt zu unscharfen oder schwachen Gravuren.
- Materialstärke: Bei dicken Materialien (z. B. Holzplatten, Acryl, Metall) muss die Höhe angepasst werden, um den Fokus neu zu setzen.
- Tiefengravur: Besonders bei Faserlasern kann der Fokus Schritt für Schritt nachgeführt werden, um tieferes Gravieren zu ermöglichen.
- Effizienz: Ein exakter Fokus spart Energie, reduziert Rauch- oder Schmauchbildung und verlängert die Lebensdauer der Linse.
Arten der Z-Achse
- Manuelle Z-Achse: Das Arbeitsbett wird mit einem Handrad oder einer Kurbel hoch- oder heruntergedreht. Typisch bei älteren K40- oder Desktop-Lasern.
- Motorisierte Z-Achse: Ein Schrittmotor hebt oder senkt das Bett automatisch. Gesteuert wird sie meist über die Software oder direkt am Bedienfeld.
- Autofokus-System: Ein Sensor (z. B. mechanisch, kapazitiv oder optisch) misst den Abstand und stellt die Z-Achse automatisch auf den optimalen Fokus ein. Häufig bei modernen CO₂- oder Faserlasern. [2]
Z-Achse bei verschiedenen Lasertypen
CO₂-Laser
Beim CO₂-Laser wird meist das Arbeitsbett in der Z-Achse bewegt. Dadurch kann der Abstand zur Fokussierlinse je nach Materialstärke eingestellt werden. Besonders wichtig beim Wechsel zwischen dünnen Folien und dicken Holzplatten.
Faserlaser (Galvo-Systeme)
Hier bewegt sich der Laserkopf selbst in der Höhe, da das Arbeitsbett fest steht. Eine genaue Z-Position ist entscheidend, weil sich der Fokuspunkt bei F-Theta-Linsen nur in einem engen Bereich befindet. Moderne Geräte bieten dafür digitale Höhenanzeigen oder motorisierte Autofokus-Systeme.
Diodenlaser
Bei kleinen Diodenlasern wird meist die gesamte Laserhalterung manuell nach oben oder unten verschoben. Manche Modelle nutzen einfache Spindelantriebe oder feste Distanzblöcke (z. B. Abstandshalter aus Metall oder Acryl).
Z-Achse und Fokus – das Zusammenspiel
Die Z-Achse bestimmt die exakte Brennebene. Wenn der Laser „aus dem Fokus“ gerät (z. B. zu hoch oder zu tief), wird der Strahl größer und schwächer – Gravuren werden unsauber oder unscharf. Bei der Tiefengravur (z. B. auf Messing oder Stahl) wird der Fokus über mehrere Durchgänge nachgeführt, um gleichmäßige Tiefe zu erzielen. [3]
Bei Galvo-Systemen mit F-Theta-Linse kann der Fokus auch softwareseitig nachjustiert werden, indem das Z-Signal automatisch über Controller (z. B. EZCAD) gesteuert wird.
Wartung & Kalibrierung
- Mechanische Prüfung: Spindel, Zahnstange oder Führungsschienen sauber und leichtgängig halten.
- Nullpunkt: Bei motorisierten Z-Achsen regelmäßig den Referenzpunkt (Home) neu kalibrieren.
- Autofokus prüfen: Sensoren können verschmutzen – regelmäßig reinigen und neu justieren.
Bei unruhiger Z-Bewegung sollte die Achse gefettet oder gereinigt werden, da Staub und Holzpartikel oft zu Schwergängigkeit führen.
Sicherheitsaspekte
Ein unsauber eingestellter Fokus kann zu übermäßiger Rauchentwicklung oder Hitzeeinwirkung führen. Vor allem bei CO₂-Lasern ist das gefährlich, da sich die Linse überhitzen oder beschädigen kann. Auch kann ein falscher Fokuspunkt zu Reflektionen führen, die bei Faserlasern gefährlich für Optik und Anwender sind.
Tipp: Bei jeder Materialänderung die Fokuslage neu prüfen – besonders bei Tiefengravuren oder 3D-Arbeiten.
Kurz zusammengefasst
Die Z-Achse steuert den Fokusabstand zwischen Laserlinse und Werkstück. Eine korrekte Einstellung ist entscheidend für saubere Gravuren, gleichmäßige Schnitte und die Lebensdauer der Optik. Egal ob manuell, motorisiert oder mit Autofokus – die Z-Achse ist das Herzstück jeder präzisen Laserarbeit.
