Wycinarki laserowe to obecnie jedno z najpowszechniej stosowanych narzędzi do cięcia różnego rodzaju elementów z metalu, tworzyw sztucznych i innych materiałów. W ostatnich latach rosnącą popularnością cieszą się urządzenia oparte na technologii lasera światłowodowego, które są bardziej ekonomiczne od laserów gazowych. Jak skonstruowane są lasery światłowodowe i jaka jest mechanika ich działania?
Jak zbudowany jest laser światłowodowy?
Zgodnie z nazwą, lasery światłowodowe oparte są o wykorzystanie przewodów światłowodowych, podobnych do tych wykorzystywanych w telekomunikacji. Światłowód zbudowany jest z aktywnego włókna optycznego i składa się z trzech warstw o różnych funkcjach:
Rdzeń to warstwa wewnętrzna, zawierająca domieszki pierwiastków ziem rzadkich, takich jak neodym i iterb. Rdzeń charakteryzuje się najwyższym ze wszystkich warstw współczynnikiem załamania światła i odpowiedzialny jest za propagacje promieniowania. Innymi słowy, to w rdzeniu przenoszone jest światło składające się na wiązkę lasera.
Płaszcz wewnętrzny otacza rdzeń i pełni funkcję lustra, od którego odbija się światło. W ten sposób wiązka laserowa zostaje wzmocniona. Płaszcz wykonywany jest z tworzywa o niższym współczynniku załamania światła i nazywany jest też powłoką pompującą.
Warstwa zewnętrzna, która zapobiega emisji promieniowania laserowego poza przewód. Wykonana jest z polimerowej okładziny, charakteryzującej się najniższym współczynnikiem załamania światła.
Przewód światłowodowy to oczywiście niejedyny element lasera. Urządzenie nie jest w stanie sprawnie działać bez innych komponentów, a więc między innymi diody półprzewodnikowej, która pompuje wiązkę laserową i jest źródłem jej energii, kolimatora, który przetwarza wiązkę i powoduje, że jej promienie biegną równolegle do siebie, czy układu soczewek, odpowiedzialnej za skupianie promieni w bardzo cienką wiązkę, która jest nośnikiem ogromnej energii. Skoncentrowanie tej energii na wybranym, niewielkim punkcie powierzchni ciętego materiału powoduje błyskawicznie podniesienie temperatury w tym obszarze, co skutkuje stopieniem tworzywa i jego odparowaniem.
Jak pracuje laser światłowodowy?
Opisany wyżej uproszczony model konstrukcji oraz mechanizm działania lasera światłowodowego to nie wszystko. Do prawidłowego działania całego urządzenia niezbędne jest również odpowiednie oprogramowanie. Lasery to bowiem urządzenia CNC, czyli sterowane komputerowo, pracujące w oparciu o dokumentację techniczną wykonaną w programach typu CAD. Aby laser był w stanie odczytać projekt i wykonać element o danych wymiarach i kształtach, musi posiadać instrukcję. Instrukcję pod postacią kodu sterującego tworzą programy CAM – ich zadaniem jest przekształcenie projektu na ścieżki, po których ma być prowadzona wiązka lasera.
Jakie są zalety laserów światłowodowych?
Nie bez powodu lasery światłowodowe cieszą się w ostatnich latach coraz większą popularnością i stopniowo wypierają z rynku przestarzałą technologię laserów gazowych. Wynika to z faktu, że są one dużo skuteczniejsze i bardziej efektywne – do wytworzenia wiązki laserowej o tej samej mocy potrzebują one nawet 70% energii elektrycznej, niż lasery CO2. Również ich eksploatacja jest tańsza, ponieważ nie wymaga stosowania tub gazowych, które z czasem ulegają wyczerpaniu, a zastosowanie w ich konstrukcji diody pompujące pracują nawet trzykrotnie dłużej. Jednocześnie lasery światłowodowe zapewniają:
Wysoką precyzję cięcia – skupienie wiązki laserowej na niewielkim obszarze oraz płynność pracy układu sterującego powoduje, że lasery są w stanie wycinać nawet najmniejsze i najbardziej skomplikowane elementy z zachowaniem idealnej zgodności z projektem.
Wysoka prędkość cięcia – szybkość pracy urządzenia nie wpływa na jego dokładność, a znacznie poprawia wydajność produkcji. Stosując lasery światłowodowe można w krótkim czasie wytwarzać więcej elementów, niż przy użyciu wielu innych metod cięcia.
Bezpieczeństwo – obsługa lasera sprowadza się do wykonania projektu, wgrania go do pamięci urządzenia oraz dobrania odpowiednich parametrów cięcia. Operator wycinarki laserowej nie bierze bezpośredniego udziału w procesie cięcia, a tym samym nie jest narażony na wypadki.
Te oraz wiele zalet laserów światłowodowych czynią z nich bardzo dobrą inwestycję dla każdego przedsiębiorstwa, specjalizującego się w masowej produkcji elementów metalowych takich jak części samochodowe czy materiały dla branży budowlanej i instalatorskiej. Poszukujecie Państwo wycinarek laserowych dla swojego biznesu? W naszej ofercie znajdziecie szeroki wybór urządzeń o szerokim zastosowaniu. Zapraszamy do kontaktu – nasi doradcy z pewnością pomogą wybrać odpowiednie rozwiązanie.
Czym laser światłowodowy różni się od laserów CO2 w codziennej eksploatacji?
Różnice między dwoma technologiami widać dopiero w warsztacie, gdy maszyny pracują obok siebie przez kilka miesięcy. Laser światłowodowy nie wymaga okresowej regulacji zwierciadeł ani wymiany szkieł ochronnych, co u operatorów lasera CO2 stanowi rutynowy element konserwacji. Również start maszyny po weekendzie wygląda inaczej – laser światłowodowy osiąga pełną moc niemal natychmiast, podczas gdy lasery CO2 wymagają nagrzania toru optycznego i stabilizacji ciśnienia gazu. Mniejsze są też wymagania lokalowe, ponieważ urządzenia światłowodowe zajmują mniej miejsca i mają niższe wymagania względem temperatury otoczenia.
Jakie materiały najlepiej obrabia laser światłowodowy?
Charakterystyka długości fali sprawia, że lasery światłowodowe radzą sobie znakomicie z szerokim spektrum metali, a w niektórych przypadkach są wręcz jedynym sensownym wyborem:
- stal czarna i nierdzewna w grubościach od dziesiątych części milimetra do kilkudziesięciu milimetrów,
- aluminium i jego stopy, którego refleksyjność wykluczała pracę na laserach CO2,
- miedź i mosiądz wykorzystywane w elektryce, energetyce i instalacjach,
- tytan i jego stopy stosowane w lotnictwie, medycynie oraz przemyśle precyzyjnym,
- blachy ocynkowane i powlekane bez ryzyka odpryskiwania warstwy ochronnej.
Co warto sprawdzić przed zakupem lasera światłowodowego?
Wybór konkretnego modelu wymaga przemyślenia kilku praktycznych kwestii wykraczających poza samą moc źródła. Istotne są realne grubości i rodzaje materiałów planowane do obróbki, ponieważ pole robocze i moc maszyny dobiera się pod konkretny profil produkcji. Warto też zapytać dostawcę o dostępność serwisu i czas reakcji na zgłoszenie awarii oraz o szkolenie operatorów wliczone w cenę zakupu – sprawnie obsługiwany laser światłowodowy zwraca inwestycję znacznie szybciej niż maszyna stojąca z powodu braku przeszkolenia załogi. Dobry dystrybutor pomoże także w doborze pakietu finansowania i ustaleniu harmonogramu wdrożenia maszyny w istniejącej linii produkcyjnej.
