Ως βασική τεχνολογία στη μεταποιητική βιομηχανία, η κοπή με λέιζερ έχει υιοθετηθεί ευρέως σε διάφορους τομείς-από τη βαριά βιομηχανία έως τα ηλεκτρονικά ακριβείας και από τη μαζική παραγωγή έως την προσαρμοσμένη κατασκευή-χάρη στην υψηλή ακρίβεια, την υψηλή ταχύτητα και τις ευέλικτες δυνατότητες επεξεργασίας. Ως ευέλικτη τεχνική μηχανικής κατεργασίας, οι εφαρμογές και οι λύσεις διεργασίας της σχετίζονται στενά με τον τύπο του υλικού, την απαιτούμενη ακρίβεια και την κλίμακα παραγωγής. Οι ακόλουθες ενότητες αναλύουν αυτές τις πτυχές.
1. Εφαρμογές κοπής με λέιζερ
Η κοπή με λέιζερ χρησιμοποιεί μια δέσμη λέιζερ υψηλής-ενέργειας για την τήξη, την καύση ή την εξάτμιση υλικού κατά μήκος μιας προκαθορισμένης διαδρομής. Χρησιμοποιείται ευρέως σε:
α) Επεξεργασία Μετάλλων
Κοπή λαμαρινών (χάλυβας, αλουμίνιο, ανοξείδωτο χάλυβα, τιτάνιο) για εξαρτήματα αυτοκινήτων, αεροδιαστημικής και κατασκευής και κατασκευή εξαρτημάτων ακριβείας όπως βραχίονες, πάνελ, πλαίσια και εναλλάκτες θερμότητας.
β) Μη-Μεταλλικά υλικά
Επεξεργασία πλαστικών, ακρυλικών, πολυανθρακικών και σύνθετων υλικών, καθώς και ξύλου, χαρτιού, δέρματος και υφασμάτων για σχεδιασμό, συσκευασία και διακοσμητικές εφαρμογές.
γ) Ηλεκτρονικά και Ημιαγωγοί
Διάτρηση με λέιζερ για ακριβείς μικρο-τρύπες και πλακέτες κυκλωμάτων κοπής, λεπτές μεμβράνες και περίπλοκα σχέδια για αισθητήρες ή συσκευές MEMS.
δ) Αυτοκίνητο και Αεροδιαστημική
Κοπή σύνθετων γεωμετριών για πάνελ αμαξώματος, εσωτερικά εξαρτήματα και πτερύγια στροβίλου, συμβάλλοντας στη μείωση του δομικού βάρους χωρίς να προκαλείται μηχανική καταπόνηση.
2. Λύσεις διαδικασίας κοπής με λέιζερ
Η κοπή με λέιζερ δεν είναι απλώς μια λειτουργία "σημείωσης-και-βολής". η διαδικασία προσαρμόζεται με βάση το υλικό, το πάχος και την επιθυμητή ποιότητα άκρων. Οι βασικές λύσεις διαδικασίας περιλαμβάνουν:
α) Τύποι Laser για Κοπή
Λέιζερ CO₂
Ιδανικό για μη-μεταλλικά υλικά (ξύλο, ακρυλικό, πλαστικό), με μέτριες ταχύτητες κοπής για μέταλλα. Τυπικές εφαρμογές: σήμανση, κοπή υφασμάτων, πλαστικά.
Λέιζερ ινών
Εξαιρετικά αποτελεσματικό για την κοπή μετάλλων (χάλυβας, αλουμίνιο, χαλκός, τιτάνιο). Προσφέρουν ανώτερη ταχύτητα και ακρίβεια σε σχέση με τα λέιζερ CO₂ για λεπτά έως μεσαίου πάχους φύλλα. Εφαρμογές: πάνελ αυτοκινήτων, ηλεκτρονικά.
Λέιζερ Nd:YAG/Nd:YVO4
Παλμικά λέιζερ που χρησιμοποιούνται για μικρομηχανική και χάραξη, κατάλληλα για μικρά ή πολύπλοκα μέρη όπως κοσμήματα, ηλεκτρονικά εξαρτήματα ή μικρο-τρύπες.
β) Μέθοδοι Κοπής
Fusion Cutting
Το λέιζερ λιώνει το υλικό και ένας πίδακας αερίου φυσά το λιωμένο υλικό μακριά. Χρησιμοποιείται συνήθως στην επεξεργασία μετάλλων.
Κοπή εξάτμισης
Το υλικό εξατμίζεται χωρίς λιωμένο πίδακα, χρησιμοποιείται για την ακριβή κοπή ευαίσθητων υλικών.
Scribing ή Ablation
Αφαιρεί το επιφανειακό υλικό χωρίς πλήρη διείσδυση, κατάλληλο για εύθραυστα ή πολυ{0}}επίπεδα υλικά.
Διάτρηση / Διάτρηση
Τα παλμικά λέιζερ παράγουν ακριβείς οπές, συμπεριλαμβανομένων των μικρο-οπών.
γ) Παράμετροι διαδικασίας
Ισχύς λέιζερ: Απαιτείται μεγαλύτερη ισχύς για παχύτερα υλικά.
Ταχύτητα κοπής: Ισορροπία μεταξύ ποιότητας αιχμής και αποδοτικότητας παραγωγής.
Assist Gas: Οξυγόνο, άζωτο ή αέρας για ενίσχυση της κοπής ή πρόληψη της οξείδωσης.
Θέση εστίασης: Η σωστή εστίαση εξασφαλίζει καθαρές κοπές με ελάχιστη σκωρία.
Ποιότητα δέσμης: Επηρεάζει την ακρίβεια και το πλάτος της βάσης.
δ) Ένταξη στη Μαζική Παραγωγή
Οι ελεγχόμενες γραμμές κοπής με λέιζερ με CNC{0}}επιτρέπουν:
Αυτοματοποιημένος χειρισμός υλικών
Τοποθέτηση φωλιών για ελαχιστοποίηση των απορριμμάτων
Μαζική κοπή σύνθετων γεωμετριών χωρίς αλλαγές εργαλείων
Ενσωμάτωση με κάμψη, συγκόλληση ή κατασκευή πρόσθετων για πλήρη παραγωγή ανταλλακτικών
Οι έξυπνες κυψέλες κοπής λέιζερ στη σύγχρονη κατασκευή μπορούν να προτείνουν αυτόματα παραμέτρους διαδικασίας με βάση το προφίλ φύλλου, το πάχος και τον τύπο υλικού. Χρησιμοποιούν συστήματα όρασης για να παρακολουθούν την ποιότητα του κορμού σε πραγματικό χρόνο και να παρέχουν προσαρμογές ανάδρασης. Όταν συνδυάζονται με κάμψη και συγκόλληση σε εύκαμπτες γραμμές παραγωγής, επιτυγχάνουν πλήρως αυτοματοποιημένες ροές εργασίας από επίπεδο φύλλο σε τελικό προϊόν. Αυτές οι λύσεις είναι κατάλληλες για μαζική παραγωγή διαφόρων υλικών και εφαρμόζονται σε όλους τους κλάδους, συμπεριλαμβανομένης της βιομηχανικής κατασκευής, των ιατρικών συσκευών, της αυτοκινητοβιομηχανίας, των ηλεκτρονικών και της τέχνης.