Coraz większa liczba przedsiębiorców decyduje się na zakup wycinarek laserowych wykorzystujących technologię lasera światłowodowego. Dlaczego? Ponieważ urządzenia te oferują możliwości i parametry niedostępne w innych rozwiązaniach stosowanych przy cięciu materiałów i detali.
Światłowodowy laser fiber
Lasery fibrowe to lasery na ciele stałym pompowane diodami półprzewodnikowymi. Ośrodkiem czynnym urządzenia jest światłowód zbudowany z aktywnego włókna optycznego składającego się z trzech warstw:
- Warstwy zewnętrznej, czyli polimerowej okładziny światłowodu o najmniejszym współczynniku załamania światła, chroniącej przed emisją promieniowania laserowego na zewnątrz.
- Płaszcza wewnętrznego, czyli powłoki pompującej, wykonanej z materiału o wyższym współczynniku załamania światła niż płaszcz zewnętrzny. Warstwa ta zachowuje się jak lustro otaczające rdzeń, a wielokrotne odbijanie się wiązki światła od jej zewnętrznej krawędzi powoduje powtarzalne przesyłanie światła do rdzenia. Powstaje w ten sposób rezonator generujący i wzmacniający wiązkę lasera.
- Rdzenia, czyli warstwy wewnętrznej domieszkowanej pierwiastkami ziem rzadkich, mającego najwyższy współczynnik załamania światła i odpowiedzialnego za propagację sygnału.
Laser światłowodowy wysyła wiązkę światła o wysokiej gęstości energii, skupiając ją - za pomocą soczewki zamkniętej w głowicy tnącej - na powierzchni obrabianego przedmiotu. Dzięki temu obszar napromieniowany ultracienką ogniskową topi się i odparowuje.
Proces cięcia kontrolowany jest poprzez system CNC, który umożliwia zarówno cięcie płaskie, jak i ukośne i pozwala uzyskać bardzo czyste, gładkie krawędzie tnąc z bardzo wąską szczeliną cięcia. Po wyposażeniu wycinarki w mechaniczne ramię, możliwe jest także cięcie 3D.
W porównaniu ze starszymi typami wycinarek laserowych, lasery fibrowe zajmują mniej miejsca, mają wysoki współczynnik konwersji fotoelektrycznej, są energooszczędne, pozwalają chronić środowisko i oferują wyższą wydajność oraz lepszą jakość cięcia dzięki doskonałej jakości wiązki.
Bardzo duża prędkość cięcia
Prędkość działania wycinarek światłowodowych pozwala znacznie zwiększyć wydajność. I chociaż dostępne są starsze, dobrze znane technologie laserowe, takie jak lasery półprzewodnikowe z pompą diodową (DPSS), czy lasery CO2 - żaden nie może przebić prędkości i jakości lasera światłowodowego. Np. laser CO2 tej samej mocy będzie ciąć z dwukrotnie mniejszą prędkością.
Duża gęstość mocy lasera
Ze względu na mniejszą ogniskową wiązka lasera światłowodowego o mocy 2kW ma pięciokrotnie większą gęstość mocy w punkcie ogniskowym niż w laser CO2 o mocy 4kW.
Ponadto, dzięki mniejszej długości fali, lasery światłowodowe charakteryzują się 2,5-krotnie większą absorpcją.
Większa absorpcja i wyższa gęstość mocy pozwalają osiągnąć do pięciu razy większą szybkość cięcia w materiałach o grubości poniżej 6 mm.
Efektywność energetyczna
Mimo, że lasery światłowodowe są szybsze, są jednocześnie bardziej energooszczędne niż rozwiązania alternatywne. Ich sprawność energetyczna sięga 30% i jest 3 razy wyższa niż w przypadku lasera CO2. Oznacza to, że zużywają mniej energii w czasie pracy przy pełnym obciążeniu, niż np. laser CO2 w trybie oczekiwania.
Ponadto, technologia lasera światłowodowego wykorzystuje chłodzenie powietrzem i nie wymaga stosowania kosztownych i uciążliwych agregatów chłodniczych.
Umożliwia to nie tylko zmniejszenie zużycia energii, czy pozwala dbać o środowisko, ale także sprawia, że system jest prostszy, bardziej niezawodny i mniejszy. A ponieważ większość firm musi rozważnie podejmować decyzje finansowe i z reguły nie posiada nadmiaru miejsca, kompaktowe i wydajne rozwiązania okazują się najlepszym rozwiązaniem.
Długi czas pracy
Oczekiwana długość pracy lasera światłowodowego jest znacznie wyższa niż w przypadku innych laserów. W rzeczywistości moduł diodowy w laserze światłowodowym pracuje z reguły trzy razy dłużej niż w przypadku innych technologii.
Większość innych laserów zaprojektowana została na około 30 000 godzin pracy, co zwykle odpowiada około 15 latom użytkowania. Lasery światłowodowe mają przewidywaną żywotność wynoszącą około 100 000 godzin, co oznacza około 45 lat użytkowania. Pytanie tylko czy firmy będą nadal używać tego samego lasera za 45 lat? To raczej wątpliwe, jednak trzeba przyznać, że lasery fibrowe oferują imponujący zwrot z inwestycji.
Niskie koszty utrzymania i konserwacji
Światłowody laserów fibrowych są niezawodne i praktycznie bezobsługowe. Dzięki prowadzeniu wiązki lasera światłowodem wyeliminowano wiele ruchomych części eksploatacyjnych, takich jak lustra optyczne, pompy próżniowe, wentylatory, czy filtry stosowane w laserach CO2. Dlatego we wspomnianym wyżej okresie 100 000 godzin pracy nie jest przewidziana żadna wymiana elementów eksploatacyjnych urządzenia.
Ponadto, dzięki lepszej jakości cięcia, powtarzalności procesu i automatyzacji, lasery światłowodowe zapewniają doskonałą kontrolę procesu, wszechstronność, zmniejszenie ilości odpadów i znaczną redukcję kosztów operacyjnych.