Cięcie laserem w praktyce

Cięcie laserowe metali to technologia termiczna, w której do obróbki materiałów inżynierskich wykorzystywana jest wiązka laserowa. W obszarze cięcia materiał ulega stopieniu i odparowaniu, a jego pozostałości w stanie ciekłym lub gazowym są wydmuchiwane przez gaz towarzyszący. Do cięcia laserowego wykorzystuje się lasery gazowe CO2, lasery włóknowe, lasery tarczowe oraz lasery półprzewodnikowe. Sprawdźmy, jak wygląda cięcie laserem w praktyce, jakie są zalety tego procesu oraz czym się charakteryzuje technologia FIBER.

Proces cięcia laserem krok po kroku

Wiązka laserowa o odpowiednio dużej mocy kierowana jest na miejsce przecięcia. Elektrony z jądra atomowego metalu absorbują energię lasera i zostają wprawione w drgania. Wymuszone drgania elektronów doprowadzają do wzrostu energii cieplnej, w którego wyniku metal ulega stopieniu i w szczelinie cięcia zmienia swój stan skupienia ze stałego na ciekły. Obrabiany materiał zostaje przebity, powstaje kanał parowy, a następnie proces cięcia odbywa się liniowo na całej grubości materiału. Dalszy wzrost energii cieplnej doprowadza do osłabienia wiązań cząsteczkowych i odparowania metalu. Cięcie laserowe metali przeprowadzane jest w technice spalania, stapiania lub sublimacji. Procesom towarzyszy udział gazu obojętnego lub reaktywnego o dużym ciśnieniu, który wydmuchuje stopiony metal ze szczeliny. Gazem towarzyszącym może być argon lub azot (stapianie) albo tlen (sublimacja). Cięcie ze stapianiem stosowane jest do stali wysokostopowych i metali nieżelaznych, a cięcie sublimacyjne do tworzyw sztucznych, ceramiki czy skóry. Stale niestopowe i niskostopowe cięte są metodą spalania.

Zalety cięcia laserowego metali

Cięcie laserowe metali ma bardzo dużą przewagę nad tradycyjnymi metodami. Przede wszystkim proces przebiega znacznie szybciej, a krawędzie cięcia charakteryzują się wysoką jakością i nie wymagają obróbki wykańczającej. Metoda jest bezdotykowa, nie wymaga używania dodatkowych narzędzi i pozwala zminimalizować straty materiałowe. Cięcie laserowe to metoda, wykorzystująca najnowsze zdobycze automatyki, co pozwala ograniczyć błąd ludzki do minimum i znacznie zwiększyć precyzję wykonywanych czynności. Robotyzacja procesu zapewniła powtarzalność czynności cięcia i zwiększyła ich wydajność. Cięcie laserowe jest ekonomiczne i umożliwia obróbkę dowolnego materiału. Obciążenie cieplne jest niskie, a liczba odkształceń niewielka. Cięcie laserowe znajduje szerokie zastosowanie w różnych branżach przemysłu, między innymi w branży motoryzacyjnej, lotniczej, stoczniowej, tekstylnej czy medycznej.

Cięcie laserowe w technologii FIBER

Wycinarka laserowa typu FIBER to laser światłowodowy, który stanowi wydajną alternatywę dla tradycyjnych laserów CO2. Laser światłowodowy charakteryzuje się zdecydowanie większą sprawnością i wydajnością niż tradycyjne urządzenia. Laser FIBER pozwala wykonać szczelinę o mniejszej średnicy, a jego praca z mocą porównywalną do lasera CO2 przebiega znacznie szybciej. Nie bez znaczenia pozostaje również fakt, że wiązka lasera z urządzenia FIBER jest lepiej pochłaniania przez atomy metalu. Oznacza to, że w technologii FIBER więcej użytecznej energii jest absorbowane, a mniej odbijane. Ważne jest również, że koszty eksploatacyjne w tej technologii są mniejsze. Laser FIBER nie wymaga konserwacji, pozwala obrabiać nawet materiały mocno refleksyjne, a sam proces cięcia jest zdecydowanie bardziej stabilny. Problem w przypadku tej technologii mogą stanowić skomplikowane kształty wycinanych przedmiotów. Skutecznym rozwiązaniem może być nowoczesna wycinarka laserowa Kimla ze zintegrowanym systemem sterowania i napędem liniowym. Nasza firma wykorzystuje właśnie takie urządzenie do cięcia laserowego.

Cięcie laserowe – zastosowanie

Cięcie laserowe to zaawansowana technologia używana w wielu gałęziach przemysłu, która pozwala na precyzyjne cięcie materiałów z wykorzystaniem skoncentrowanej wiązki światła. Główną zaletą cięcia laserowego jest jego niespotykana precyzja oraz możliwość powtarzania tych samych cięć z zachowaniem jednolitości, co jest trudne do osiągnięcia przy użyciu tradycyjnych lub manualnych metod.

Zastosowania cięcia laserowego są szerokie i różnorodne. W przemyśle motoryzacyjnym używa się go do wycinania części karoserii, elementów wnętrza i innych komponentów z metalu lub tworzyw sztucznych. Proces ten przyspiesza produkcję i umożliwia tworzenie skomplikowanych kształtów. W budownictwie stosuje się je do cięcia elementów konstrukcyjnych, dekoracyjnych czy tworzenia szczegółowych modeli architektonicznych.

Dodatkowo, ze względu na niski poziom wytwarzanych odpadów i możliwość cięcia bezpośrednio z danych cyfrowych, cięcie laserowe jest również cenione w kontekście zrównoważonego rozwoju. Pozwala na optymalizację zużycia materiałów i minimalizację odpadów, co ma pozytywny wpływ na środowisko.

Co można ciąć laserem?

Cięcie laserowe to niezwykle wszechstronna technologia, pozwalająca na obróbkę szerokiej gamy materiałów z najwyższą precyzją. Może być wykorzystywana do cięcia materiałów, takich jak:

– Metale – laser doskonale radzi sobie z cięciem różnych rodzajów metali, w tym stali nierdzewnej, aluminium, miedzi, mosiądzu, i tytanu. Dzięki temu jest on powszechnie stosowany w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym oraz w budownictwie;

– Tworzywa sztuczne – większość tworzyw sztucznych, włączając w to akryl, poliwęglan, ABS czy nylon, może być efektywnie cięta laserem. Jest to niezbędne w produkcji gadżetów lub elementów dekoracyjnych;

– Drewno – cięcie laserowe jest często wykorzystywane w obróbce drewna, umożliwiając tworzenie skomplikowanych wzorów i detali. Metoda ta jest stosowana w produkcji mebli i dekoracji, a także w modelarstwie;

– Tkaniny – laser znajduje zastosowanie w przemyśle tekstylnym, gdzie używa się go do cięcia różnorodnych tkanin, od bawełny po poliestry, zapewniając szybką i czystą obróbkę bez strzępienia materiału;

– Materiały kompozytowe – w przemyśle wysokich technologii laser służy do cięcia materiałów kompozytowych używanych w zaawansowanych aplikacjach, na przykład w lotnictwie.

Zastosowanie lasera umożliwia cięcie z różną głębokością i złożonością. Prowadzona realizacja jest dostosowana do specyficznych potrzeb i wymagań materiału, co sprawia, że jest to jedna z najbardziej uniwersalnych technologii obróbki materiałów dostępnych na rynku.

Cięcie laserem – dokładność

Dokładność cięcia laserowego jest jednym z kluczowych czynników, dla których technologia ta zyskała szerokie zastosowanie w różnych branżach. Laser, wykorzystujący skoncentrowaną wiązkę światła, umożliwia realizację cięć z precyzją sięgającą nawet części milimetra, co jest nieosiągalne dla wielu innych technik obróbki.

Zaletą cięcia laserowego jest nie tylko wysoka precyzja, ale również powtarzalność. Dzięki sterowaniu komputerowemu (CNC) możliwe jest wykonanie wielokrotnych, identycznych cięć bez ryzyka odchylenia, co ma kluczowe znaczenie w produkcji seryjnej, na przykład w przemyśle motoryzacyjnym czy lotniczym.

Ponadto, minimalny wpływ ciepła lasera na otaczający materiał ogranicza ryzyko jego deformacji, co przekłada się na wyższą jakość krawędzi cięcia. Ostra, czysta krawędź wymaga mniej dodatkowej obróbki, co przyspiesza proces produkcji.

Dokładność cięcia laserowego umożliwia także tworzenie skomplikowanych i szczegółowych wzorów, które byłyby niemożliwe do uzyskania przy użyciu tradycyjnych metod mechanicznych. To otwiera drzwi dla innowacji w projektowaniu i produkcji, od mikroskopijnych komponentów elektronicznych po precyzyjne elementy w medycynie, sztuce czy architekturze. W erze, gdzie szczegół i precyzja są cenione, cięcie laserowe wyznacza standardy.

Parametry wpływające na proces cięcia laserowego

Proces cięcia laserowego jest złożony i wymaga uwzględnienia różnych parametrów, aby zapewnić optymalną jakość, precyzję i efektywność cięcia. Najważniejszymi parametrami wpływającymi na cały proces jest:

– Moc lasera – moc wyjściowa lasera ma bezpośredni wpływ na grubość i rodzaj materiału, który można ciąć. Większa moc pozwala na cięcie grubszych materiałów, ale wymaga również większej ostrożności, aby uniknąć uszkodzenia materiału;

– Prędkość cięcia – prędkość, z jaką wiązka laserowa przemieszcza się przez materiał, wpływa na jakość krawędzi i szybkość procesu. Zbyt szybkie cięcie może prowadzić do niejednolitych krawędzi, podczas gdy zbyt wolne cięcie może powodować przegrzewanie się i uszkodzenie materiału;

– Ogniskowa wiązki – dokładne ustawienie ostrości wiązki laserowej jest kluczowe dla precyzji cięcia. Nieprawidłowe ustawienie może prowadzić do nierównomiernego cięcia lub niedokładnych krawędzi.

– Parametry materiału – rodzaj i grubość materiału także wpływają na proces cięcia laserowego. Różne materiały wymagają dostosowania mocy, prędkości i ustawień gazu asystującego.

Biorąc pod uwagę powyższe parametry, możliwe jest zoptymalizowanie procesu cięcia laserowego dla różnych zastosowań, zapewniając wydajność i jakość operacji.

Metody cięcia laserowego

Cięcie laserowe to zaawansowana technika obróbki materiałów, która korzysta ze skoncentrowanej wiązki światła do precyzyjnego cięcia i kształtowania różnych materiałów. Wyróżniamy kilka podstawowych metod cięcia laserowego:

– Cięcie laserowe CO2 – lasery CO2 generują wiązkę światła za pomocą elektrycznego łuku przepływającego przez mieszaninę gazów, głównie dwutlenku węgla. Są wyjątkowo skuteczne w cięciu materiałów nieprzewodzących, takich jak tworzywa sztuczne, drewno, szkło, papier i tkaniny;

– Cięcie laserowe włóknowe – lasery włóknowe wykorzystują diody półprzewodnikowe i włókna optyczne do generowania wiązki laserowej. Są bardziej efektywne energetycznie niż lasery CO2 i doskonale nadają się do cięcia metali, w tym stali nierdzewnej, aluminium, miedzi i mosiądzu.

– Cięcie laserem krystalicznym – lasery te używane są w bardzo specyficznych zastosowaniach, głównie ze względu na ich wysoki koszt. Są wykorzystywane do obróbki tylko niektórych materiałów o specyficznych parametrach technicznych.

Wybór odpowiedniej metody cięcia laserowego zależy od rodzaju materiału do cięcia, wymaganej precyzji, grubości materiału oraz dostępności i kosztów eksploatacji urządzenia. Każda metoda ma swoje unikalne zalety, które sprawiają, że jest odpowiednia dla różnych zastosowań przemysłowych i artystycznych.

Ile kosztuje cięcie laserem?

Koszt cięcia laserowego może znacznie się różnić w zależności od wielu czynników, takich jak rodzaj i grubość materiału, złożoność projektu, region, a także sama metoda cięcia laserowego. Na koszt całej realizacji wpływa:

– Rodzaj i grubość materiału – twardsze i grubsze materiały wymagają więcej energii do przecięcia, co zwiększa koszty. Na przykład cięcie stali nierdzewnej jest zwykle droższe niż cięcie aluminium ze względu na większą twardość stali;

– Złożoność projektu – skomplikowane wzory wymagają precyzyjniejszego cięcia i więcej czasu, co przekłada się na wyższe ceny. Proste cięcia są zwykle tańsze;

– Wolumen i powtarzalność – zamówienia hurtowe mogą skorzystać z niższych stawek jednostkowych dzięki ekonomii skali. Jednorazowe projekty lub prototypy mogą być relatywnie droższe;

– Ustawienia i eksploatacja maszyny – większa moc lasera i wyższa prędkość cięcia zwiększają zużycie energii i zużycie maszyny, co wpływa na koszty;

– Koszty pracy – specjalistyczna wiedza i umiejętności potrzebne do obsługi zaawansowanych maszyn laserowych również wpływają na ostateczny koszt usługi.

Koszt konkretnej usługi cięcia laserowego może być różny i najlepiej jest zasięgnąć wyceny bezpośrednio u dostawców usług, dostosowanej do specyficznych potrzeb projektu.