Зачем использовать лазеры в производстве?

Лазеры - это уникальный производственный инструмент, обладающий преимуществами, с которыми другие процессы просто не могут сравниться. Промышленные CO₂-лазеры уже 30 лет используются в самых разных областях, но до сих пор остается загадкой: какие преимущества дает это оборудование? С какими ограничениями придется столкнуться? И самое главное: как узнать, для каких задач подходит лазерная обработка?

Какие преимущества дает лазерное оборудование?

За последнее десятилетие лазерная маркировка и кодирование распространились во всех отраслях промышленности, стремящихся к подобным возможностям не только из-за их производительности, но и благодаря дополнительным преимуществам. К основным преимуществам относятся:

• Уникальные процессы: благодаря физическим свойствам, определяющим взаимодействие лазера и материала, лазеры могут обеспечить уникальные эффекты и приложения. Сюда относятся инновационные конструкции деталей, включающие тонкие элементы, которые не может обеспечить другое оборудование, или совершенно новые процессы, такие как аддитивное производство. Поскольку лазерная обработка является бесконтактной, лазеры также могут работать с очень деликатными материалами или материалами, которые должны оставаться стерильными.
• Несколько процессов: один лазер способен выполнять несколько процессов обработки материала, включая резку, маркировку, сверление, гравировку, перфорацию и т.д., благодаря комбинации настроек лазера и доставки пучка. Возможность использования одной единицы оборудования для выполнения нескольких этапов производственного процесса обеспечивает снижение затрат и экономию полезной площади в производственных помещениях.
• Цифровая обработка: лазеры и оборудование для подачи пучка управляются программным обеспечением, что позволяет создавать и обновлять конструкции "на лету". Это делает переналадку быстрой и простой и даже позволяет при желании сделать каждую изготавливаемую деталь полностью уникальной.
• Высокая надежность: CO₂-лазеры разработаны как надежное промышленное оборудование, многие из них работают более 5 лет, не требуя обслуживания. Такая надежность и отсутствие расходных материалов или сменных механических частей означает, что время простоя оборудования сведено к минимуму.
• Изменения на поздних этапах: лазеры можно комбинировать с другим оборудованием для внесения изменений на поздних этапах производственного процесса, что повышает эффективность и снижает затраты. Например, многие автопроизводители выпускают бамперы, которые подходят для нескольких моделей автомобилей. Лазеры используются для вырезания отверстий для установки датчиков в серийно выпускаемых бамперах, что позволяет сделать их уникальными для каждой модели автомобиля.
• Быстрое обучение: цифровая природа лазерной обработки позволяет быстро освоить процесс: настройки лазера и файлы проекта могут быть сохранены в качестве базовых для будущих проектов или материалов. Инженеры по применению также готовы провести испытания новых материалов и предоставить настройки процесса. Для первоначальной установки лазерного оборудования можно использовать лазерные системы (комбинированные узлы лазера и сканирующей головки), что позволяет свести к минимуму затраты на проектирование и начать работу в течение нескольких минут.
• Снижение эксплуатационных расходов: перечисленные выше преимущества обеспечивают экономию средств в течение всего срока службы лазера. Особенно важны цифровая природа процесса, возможность выполнения нескольких процессов на одном оборудовании, а также минимизация времени простоя, связанного с переналадкой и ремонтом. Это позволяет обеспечить экономически эффективное производство, включая изготовление прототипов, коротких партий и даже уникальных отдельных деталей.
• Дополнительная гибкость и повышение эффективности: CO₂-лазеры отлично зарекомендовали себя в самых разных областях промышленности, заменив устаревшие технологии цифровой точностью и контролем. Пользователи лазерных систем обработки на CO₂ опережают своих конкурентов, предлагая своим заказчикам большую гибкость и эффективность, что позволяет им идти в ногу с постоянно меняющимися тенденциями рынка.

Какие существуют условия работы?

• Безопасность: как и любое другое промышленное оборудование, для безопасной эксплуатации необходим надлежащий уход. Это может включать в себя: схемы аварийного отключения, электрические блокировки, защитные ограждения вокруг зоны обработки, вытяжку дыма и соответствующие знаки. При надлежащем обучении и соблюдении мер безопасности лазеры представляют собой не больший риск для безопасности, чем традиционное механическое оборудование.
• Длина волны лазера: материалы в разной степени поглощают различные длины лазерных волн. Если подобрать для целевого материала лазерную длину волны, которую он эффективно поглощает, то результат процесса будет более качественным и производительным. Для определения правильной длины волны для ваших технологических нужд обратитесь к инженеру по применению.
• Мощность лазера: средняя и пиковая мощность лазера может влиять на скорость процесса, толщину обрабатываемого материала и качество получаемых кромок. Как правило, лазеры с более высокой средней мощностью обрабатывают материалы быстрее. И в этом случае лучше всего работать с инженером по применению, чтобы убедиться в том, что ваши технологические требования удовлетворены.
• Доставка пучка: существует множество способов доставки лазерного луча к материалу, включая гальванометрические сканирующие головки, XY-порталы и установки с фиксированным фокусом. Выбор способа доставки пучка может повлиять на скорость обработки, размер обрабатываемой области и достижимый уровень детализации или качества.
• Вспомогательное оборудование: для нормальной работы всех лазеров требуется несколько дополнительных устройств, включая источники питания, вытяжку, подачу пучка и охлаждение (это может быть либо водяное охлаждение, для которого требуется чиллер, либо воздушное охлаждение, для которого требуются вентиляторы). Процессы могут также выиграть от использования дополнительных опций, таких как газовая поддержка.
• Окружающая среда: необходимо позаботиться о защите оптики лазера и системы доставки пучка. Это означает, что жаркая и влажная среда (которая может привести к образованию конденсата на оптике) или пыльная среда (вызывающая загрязнение оптики) могут привести к выходу оптики из строя. Защита оптических трактов от попадания пыли и предотвращение образования конденсата обеспечит длительный срок службы как оптики, так и лазеров.

Лазеры обладают множеством преимуществ, с которыми не могут сравниться другие методы производства. Лазерную обработку следует рассматривать, если:

• Ваш технологический процесс либо не может быть реализован другими методами производства, либо эти решения не столь экономически эффективны, как лазерная обработка. Это может включать в себя внесение изменений в стандартные детали на поздних стадиях, изготовление прототипов, короткие партии и т.д.
• Вам требуется высокая степень гибкости производства, которая может включать в себя несколько процессов нанесения (резка, маркировка, очистка и т.д.) для обеспечения гибкости при выполнении каждого конкретного задания или даже при изготовлении уникальных индивидуальных деталей.
• Вам требуется быстрое время от разработки до выхода на рынок.
• Вы заинтересованы в переходе на цифровые технологии или внедрении Индустрии 4.0 в производство.
• Ваши клиенты требуют более высокого уровня индивидуализации, отсутствия минимального количества заказов или ускорения сроков выполнения работ.