Kompendium

Kompendium wiedzy

Laser do zadań specjalnych

Postęp technologiczny oraz rosnące wymagania ze strony przedsiębiorstw zajmujących się obróbką metali sprawiają, że wykorzystywane dotychczas lasery CO2 powoli zostają zastępowane nowoczesną technologią światłowodową. Coraz więcej firm stoi przed wyborem: nieco tańsze w zakupie rozwiązanie CO2 czy innowacyjny laser Fiber. Odpowiedź jest bardzo prosta.

Rys 1: Przecinarka laserowa typu Diament Fiber Laser 2

Pomysłodawcami lasera światłowodowego byli rosyjscy naukowcy. Początkowo znalazł zastosowanie w diagnostyce precyzyjnej. Dopiero w późniejszych latach wykorzystano go do szerokiego spektrum aplikacji przemysłowych, jak makro i mikro obróbka materiałów, cięcie, spawanie, zgrzewanie, lutowanie oraz grawerowanie. Laser światłowodowy to laser na ciele stałym, pompowany półprzewodnikowymi diodami laserowymi. Ośrodkiem czynnym jest w tym przypadku światłowód o geometrii włóknowej, zawierający pierwiastki ziem rzadkich takie jak erb, iterb, neodym itp.

Laser światłowodowy idealnie nadaje się do cięcia materiałów refleksyjnych takich jak np. miedź i mosiądz, z którymi dotychczasowa technologia CO2 sobie nie radziła.

W procesie obróbki metali istotną rolę odgrywają koszty cięcia. Porównanie kosztów pracy lasera światłowodowego firmy Eckert i lasera CO2 (obydwa o mocy 2kW) daje imponujące wręcz rezultaty. Zużycie energii potrzebnej do wycięcia elementu ze stali nierdzewnej o grubości 1 mm w przypadku lasera światłowodowego jest nawet o 84% mniejsze, co istotnie wpływa na obniżenie kosztów pracy urządzenia. Co ciekawe, laser CO 2 w stanie Standby ( tzn. gotowy do pracy ), pobiera więcej energii elektrycznej niż laser fiber w stanie pracy. Podkreślić też warto niezawodność elementów, z których zbudowany jest laser światłowodowy. Żywotność źródła lasera szacowana jest na 100000 godzin bezawaryjnej pracy. Ponadto źródło lasera światłowodowego zbudowane jest na bazie bezawaryjnych diod, co uwalnia go od problemu częstego serwisowania, a co za tym idzie, również kosztów postoju urządzenia. W laserze CO2 szczególnie awaryjnym elementem jest system luster, który w wielu przypadkach wymaga przeglądu po każdych 2000 roboczogodzin.

Rys 2: Głowica przecinarki typu Diament Fiber Laser 2

Warto zwrócić uwagę na niewielkie rozmiary przecinarek typu Fiber, które wynikają m.in. z braku pompy próżniowej, turbiny oraz ze sposobu wytwarzania wiązki. Oszczędność miejsca na hali to czysty zysk, a czasami nawet konieczność, w przypadku niewielkich zakładów produkcyjnych.

Długość fali wytworzonej wiązki lasera Fiber jest dziesięciokrotnie mniejsza niż lasera CO2, co daje możliwość uzyskania wyższego skupienia energii oraz cięcia materiałów bardziej refleksyjnych, z którymi dotychczasowe technologie sobie nie radziły. Proces cięcia jest stabilniejszy, a gęstość energii lasera światłowodowego, dostarczonej do wycinanego detalu jest nawet 100 razy większa niż w przypadku lasera CO2.

Ciekawym rozwiązaniem, które stosuje firma Eckert w produkowanych laserach światłowodowych jest także rozdzielacz wiązki (ang. beam-switch). Kupując jedno źródło można zasilić zarówno stanowisko do cięcia, jak i do spawania. Daje to oszczędności rzędu 150 000 euro przy standardowej mocy źródła. Warto podkreślić, że w przypadku lasera światłowodowego strefa wpływu ciepła jest minimalna, co znacząco zmniejsza ryzyko zniekształcenia spawanego materiału. System do cięcia i spawania laserem światłowodowym, wyprodukowany przez firmę Eckert został nagrodzony złotym medalem na Międzynarodowych Targach Poznańskich w 2011 r.

Technologia światłowodowa nazywana jest często „zieloną”. Wynika to przede wszystkim z faktu dużej oszczędności energetycznej w porównaniu do wcześniejszych rozwiązań technologicznych. Rozwiązania innowacyjne, a zarazem ekologiczne, są wspierane przez Unię Europejską. Dzięki wsparciu z Unii Europejskiej, zakup maszyny pracującej w najnowocześniejszych technologiach może być nawet w 70% sfinansowany ze środków unijnych. Biorąc pod uwagę powyższą analizę można przewidywać, że laser fiber z powodzeniem zastąpi w przyszłości technologię CO2, zwłaszcza w zakresie cięcia blach do grubości 10 mm, a także wypełni lukę w zakresie obróbki materiałów, których laser CO2 ze względu na ograniczenia technologiczne nie jest w stanie przeciąć.