Laser Chiller – Welche Wasserkühlung für meinen Laser?

Die meisten CO2-Laser werden mit einer sehr simplen Kühlungsmethode geliefert: Zwei Schläuche, ein Wassereimer und eine Teichpumpe. Wirklich professionell wirkt das nicht. Warum das den Spaß am Laser in kürzester Zeit beenden kann und wie eine vernünftige Wasserkühlung für deinen Laser aussieht, beschreibe ich in diesem Artikel über Laser Chiller.

CO2-Laser haben einen photoelektrischen Wirkungsgrad von 15% – 20%¹. Das heißt, dass 80% – 85% der Leistung in Wärme umgesetzt werden. Insbesondere beim Schneiden mit hohen Leistungen entstehen schnell hohe Temperaturen in der Laserröhre und richten dort irreversiblen Schaden an. Deshalb muss die Wärme schnell abgeführt werden, um die Laserröhre zu schützen. Denn wird die Röhre zu heiß, zersetzen sich die Gase in der Röhre und können nicht mehr regeneriert werden. Das ist zwar ein normaler Prozess in einer CO2-Röhre. Dieser läuft für gewöhnlich aber nur sehr langsam ab, weshalb eine Röhre Lebensdauern von 2.000 bis 10.000 Stunden² hat. Durch zu viel Hitze sprintet die Röhre förmlich auf ihr Lebensende zu. Schon wenige Stunden im kritischen Temperaturbereich genügen um die CO2-Röhre zu zerstören.

Der Arbeitsbereich für eine CO2-Laserröhre liegt bei 15°C – 25°C. Unter 15°C sollte man nicht lasern, da man gefährlich nahe an den Taupunkt gelangt, bei dem sich Kondenswasser in der Röhre bildet. Über 25°C finden in der Röhre chemische Prozesse statt, die das darin enthaltene Gasgemisch zersetzen. Dadurch sinkt die Lebensdauer der Laserröhre massiv.

Lesetipp: Wenn du in deiner Werkstatt Temperaturen unter 15°C hast, schau dir auch diesen Beitrag an: Laser Wintersicher machen – Warum du kein Frostschutzmittel verwenden solltest!

Wie man sieht, muss ein CO2-Laser gekühlt werden, damit man lange Freude an seinem Gerät hat und die Röhre nicht frühzeitig ersetzt werden muss. Denn die Röhre ist der teuerste Teil eines CO2-Lasers und kann bei guter Pflege mehrere Jahre zuverlässig ihren Dienst erweisen.

Im Bereich der Chiller für Laser gibt es zwei Kategorien: Aktive Wasserkühlungen und passive Wasserkühlungen die sich in zwei wesentlichen Eigenschaften unterscheiden: Preis und Kühlleistung.

Passive Kühler bestehen aus einem Wassertank, einer Pumpe und einem Radiator. Sie sind sehr einfach aufgebaut und dadurch entsprechend preiswert in der Anschaffung. Der prominenteste Vertreter unter ihnen, der CW-3000*kostet ca. 150€. Sie eignen sich für kleine Laserleistungen im Bereich 40W – 50W.

Haupteigenschaft dieser Kühler ist, dass sie passiv kühlen, die Wärme also lediglich über einen Wärmetauscher an die Umgebung abgeben. Das bedeutet gleichermaßen auch, dass die Kühltemperatur nie unterhalb der Umgebungstemperatur liegen kann. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn man in warmen Umgebungen lasert. Hast du in deiner Werkstatt im Sommer Temperaturen über 25°C wird die Wassertemperatur auch immer darüber liegen! In diesem Fall benötigst du einen aktiven Chiller.

Aktive Chiller haben neben Wasserreservoir, Pumpe und Radiator auch noch ein Kühlaggregat, welches das Wasser mithilfe eines Kältemittels abkühlt. Sie funktionieren also wie ein Kühlschrank bzw. eine Klimaanlage. Damit wird das Wasser nicht nur deutlich schneller auf Zieltemperatur gebracht. Die Wassertemperatur kann hier auch gezielt eingestellt werden und geringer sein als die Umgebungsluft. Insbesondere für CO2-Laser mit höherer Leistung ab 60W sollte man einen aktiven Chiller verwenden, um einer zu schnelle Erwärmung des Kühlwassers entgegenzuwirken.

Aktive Chiller unterscheiden sich im Wesentlichen in ihrer Kühlleistung. Für Laser von 60W bis 150W eignet sich ein CW-5200* (Vevor*). Diesen gibt es von allen namhaften Herstellern, Vevor, Omtech & Co für weniger als 400€. Es gibt sie auch mit zwei Wasseranschlüssen zur gleichzeitigen Versorgung mehrerer Geräte unter dem Namen CW-5202*.

Ein CO2-Laser muss vernünftig gekühlt sein, damit die Röhre lange hält. Denn wenn sie zu heiß wird, geht sie schnell kaputt und muss ersetzt werden. Ein Wassereimer mit Teichpumpe kann dies nur bedingt leisten. Ist das Wasser (zu) warm, muss man den Laser abschalten und warten, bis es sich abgekühlt hat. Abenteurer hantieren mit gefrorenen Wasserflaschen aber wirklich professionell ist das nicht.

Eigenschaft	CW-3000 (Passiver Chiller)*	CW-5200 (Aktiver Chiller)*
Typ	Passiver Chiller	Aktiver Chiller
Funktionsweise	Wärmeabgabe über Radiator, abhängig von Umgebungstemperatur	Kühlung über Kältemittel, unabhängig von Umgebungstemperatur
Empfohlene Laserleistung	Bis 50W	Bis 150W
Einsatzbedingungen	Kühle Umgebung (z. B. Keller), max. 21°C	Warme Umgebung, intensive Schneidarbeiten
Geeignet für	Gravieren, kleinere Projekte	Schneiden und Gravieren, größere Projekte
Preis	~150 €	~400 €
Vorteile	Kostengünstig	Präzise Temperaturregelung, geeignet für alle CO₂-Laser
Nachteile	Abhängig von Umgebungstemperatur, begrenzte Leistung	Höhere Anschaffungskosten

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