Precyzja, wszechstronność i zautomatyzowana produkcja: podstawy cięcia laserowego

Cięcie laserowe to wszechstronna metoda produkcji, w której laser precyzyjnie i efektywnie wycina skomplikowane kształty z blach. Jak działa laser CO₂? Jakie są jego zastosowania w różnych branżach? Dlaczego lasery idealnie nadają się do integracji z systemami zautomatyzowanej produkcji? Czy doskonałe efekty są możliwe również za pomocą maszyn używanych?

Cięcie laserowe należy do metod cięcia, w których materiał przecina się za pomocą lasera. Dzięki temu, że laser swobodnie się przemieszcza, możliwe jest precyzyjne i efektywne wycinanie skomplikowanych kształtów. W zależności od parametrów lasera (długość fal, moc średnia, energia i czas trwania impulsu) można przeciąć praktycznie każdy materiał.

Podstawy techniczne cięcia laserowego

W przemyśle stosuje się różne źródła promieniowania laserowego, wśród nich sprawdzone lasery CO₂ oraz specjalne lasery krystaliczne, takie jak laser Nd:YAG, światłowodowy czy laser dyskowy. Promień laserowy jest kierowany na soczewkę skupiającą za pomocą zwierciadła (w przypadku lasera CO₂) lub kabla światłowodowego (w przypadku laserów krystalicznych). W soczewce jest on ogniskowany i skupiany w celu uzyskania wymaganej gęstości mocy.

Wysoka energia promienia laserowego umożliwia topienie, palenie lub odparowywanie materiałów, dzięki czemu następuje ich całkowite przecięcie. Towarzyszący tym operacjom gaz technologiczny wykorzystuje się do odprowadzania usuniętego materiału ze szczeliny cięcia i do ochrony soczewki przed zaparowaniem oraz odpryskami materiału. Za pomocą cięcia laserowego można uzyskiwać dokładności położenia do ±0,1 mm i powtarzalność ±0,05 mm. W zależności od materiału i zastosowania można uzyskać prędkość cięcia do 250 m/min.

Czytaj też >> Robo Challenge – programuj roboty!

Przykład: ByLaser 6000

ByLaser 6000 to przemysłowy laser CO₂ o mocy znamionowej 6 kW, produkowany przez firmę Bystronic. Ten rodzaj lasera wytwarza promieniowanie laserowe poprzez pobudzanie gazu CO₂ za pomocą wysokiego napięcia elektrycznego o wartości kilku tysięcy woltów. Za pomocą takiego impulsu elektrycznego cząsteczki wprawiają się w stan pobudzenia i gromadzą dodatkową energię. Po powrocie do pierwotnego stanu oddają tę energię w formie światła. Ponieważ oddawanie energii odbywa się bardzo szybko, powstaje promieniowanie laserowe. W przypadku lasera CO₂, takiego jak ByLaser 6000, emitowane jest światło o długości fali 10,6 µm.

Zalety cięcia laserowego

Dzięki wysokiej precyzji, efektywności i wydajności produkcyjnej cięcie laserowe jest bardzo popularne zwłaszcza w przemyśle obróbki metali. Połączenie z wysoko zautomatyzowaną techniką CNC zapewnia znakomitą rentowność nawet w przypadku niedużych ilości.

Wysoka jakość cięcia i równe, gładkie krawędzie cięcia laserowego wynikają z precyzji i kontroli promienia laserowego. Ponieważ jest to metoda bezkontaktowa, zmniejsza się niebezpieczeństwo uszkodzenia ciętego detalu. Wysoka gęstość energii promienia laserowego zapewnia szybkie, równe cięcie poprzez topienie lub odparowywanie materiału.

Urządzenia do cięcia laserowego idealnie nadają się do integracji z systemami zautomatyzowanej produkcji. Głównym elementem automatyzacji jest automatyczny załadunek i rozładunek blach w maszynie. Skraca się dzięki temu czas pracy ręcznej, umożliwiając ciągłą produkcję. Taka automatyzacja jest szczególnie korzystna w produkcji masowej, ale może mieć znaczące zalety również w przypadku mniejszych środowisk produkcyjnych, umożliwiając precyzyjną, spójną i szybką produkcję.

Ponieważ cięcie laserowe to metoda bezdotykowa, maszyna jest narażona na mniejsze zużycie elementów. To prowadzi do krótszych czasów przestojów. Poza tym lasery są bardzo łatwe w utrzymaniu i charakteryzują się długą żywotnością.

Tę wszechstronną metodę produkcji wykorzystuje się w wielu branżach, zwłaszcza w obróbce metali. Często stosuje się w celu cięcia precyzyjnych elementów do maszyn i pojazdów łącznie ze skomplikowanymi kształtkami i osłonami oraz elementami nośnymi i uchwytami do obróbki rur.

Używane urządzenia laserowe jako mądra inwestycja

Chyba największą wadą urządzeń laserowych są wysokie koszty początkowe. Jednak maszyny używane są znacznie tańsze. Ponieważ urządzenia laserowe są łatwe w utrzymaniu i mają długą żywotność, taka inwestycja może być zdecydowanie opłacalna.

Na rynku maszyn używanych Surplex dostępne jest obecnie wysokiej jakości urządzenie do bezpośredniego zakupu: maszyna do cięcia laserowego CNC BySprint Pro 4020 firmy BYSTRONIC. Zintegrowany ByLaser 6000 ma moc 6 kW i mniej niż 4200 godzin pracy. Oprócz mocnego modułu cięcia laserowego maszyna ta posiada Byloader 4020 do zautomatyzowanego załadunku i rozładunku oraz dźwig ABUS na obciążenia do 1,25 t. System Byloader może obsługiwać blachy o wymiarach 4000 x 2000 mm. Cykl załadunku trwa zaledwie 45 sekund.