Moc lasera a rodzaj materiału

Oglądanie procesu cięcia laserem fibrowym jest niesamowitym doświadczeniem, ponieważ wycinarki często pracują z tak dużą prędkością, że bardziej przypominają drukarki, niż maszyny do cięcia metalu. Stało się to możliwe, ponieważ współczesne rozwiązania technologiczne wykorzystywane w systemach posuwu umożliwiają wycinarkom poruszanie się z prędkością przekraczającą często 250 m/min.

Jednak sama prędkość posuwu nie przekłada się bezpośrednio na wydajność urządzenia. Ta ostatnia zależy od innych czynników - na przykład, od mocy lasera. Jeśli będzie ona zbyt niska, prędkość cięcia będzie po prostu mała. Z kolei niewielka dynamika wycinarki uniemożliwi szybką realizację projektów nawet w przypadku dużej mocy lasera, a manualna wymiana arkuszy sprawi, że mocna i szybka wycinarka będzie bezczynnie oczekiwać na kolejne procesy cięcia.

Moc lasera

Najwyższa moc dostępnych obecnie laserów fibrowych sięga 15 kW, podczas gdy jeszcze kilka lat temu wynosiła 6 kW. Poziomy mocy są bardzo wysokie i wydawałoby się, że osiągają wartości graniczne. Jednak z czysto technologicznego punktu widzenia taka granica nie istnieje - moc współczesnych systemów spawania laserem fibrowym może przekraczać 100 kW [1]. Nie chodzi więc o samą moc. Problemem jest obecnie system przekazywania wiązki lasera. Światłowodowe głowice tnące o mocy od 1 do 6 kW nie radzą sobie zbyt dobrze z gęstością energii laserów o ultrawysokiej mocy i wielu producentów ma duże problemy z trwałością głowicy przy mocach przekraczających 6 kW.

Z kolei urządzenia pracujące z mocą rzędu 8, 10, 12 lub 15 kW i gwarantujące niezawodność oraz czas działania niezbędne do pracy w zakładach produkcyjnych, są w stanie zaoferować tylko ci producenci laserów fibrowych, którzy zainwestowali pokaźne kwoty w rozwój i badania, zoptymalizowali światłowodowe systemy przekazywania wiązki, a także zadbali o brak zanieczyszczeń optycznych. Jednak ich maszyny są, z oczywistych względów, znacznie droższe niż wycinarki pracujące z niższymi mocami.

Z tego względu większość systemów dostępnych na rynku oferuje moce z zakresu od 1 do 6 kW.

Moc lasera a rodzaj materiału

Wybierając laser fibrowy należy dobrać jego moc do konkretnego zastosowania, czyli określić jaki będzie rodzaj wykonywanej przez niego pracy oraz typ obrabianego materiału. Wycinarki laserowe można stosować do cięcia, wycinania i grawerowania szerokiej gamy materiałów, takich jak: metale, aluminium, szkło, drewno, plastik, akryl i wiele innych.

Kolejnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę jest - oprócz wielkości arkusza blachy lub detalu, który po prostu musi zmieścić się w wycinarce - grubość i rodzaj ciętego materiału. Kłania się tu ogólna zasada, że im grubszy i bardziej gęsty materiał, tym większa jest moc lasera niezbędna do jego przecięcia.

Grubość materiału jest właściwie jedynym ograniczeniem dla technologii laserowej - lasery fibrowe są bezkonkurencyjne w przypadku cięcia cienkich materiałów. Niestety, w przypadku materiałów o grubości powyżej 25 mm, należy pomyśleć o innej technologii lub kupić maszynę o mocy większej niż 6 kW.

Orientacyjnie można przyjąć, że wycinarka laserowa o mocy:

Pozwala ciąć materiały o grubości:

Oczywiście dane te mogą być odmienne w przypadku konkretnego rozwiązania i z tego względu najlepiej jest skontaktować się z producentem wybranej wycinarki laserowej przed jej zakupem.

Pamiętajmy też, że od mocy lasera zależą nie tylko grubość ciętego materiału i prędkość procesu cięcia. Wycinarki laserowe o dużej mocy oferują także lepszą jakość oraz powtarzalność procesu cięcia, a także pozwalają zignorować niewielkie odchyłki w strukturze materiału.

W końcu, wybór lasera fibrowego o konkretnej mocy wiąże się z innym podstawowym, jeśli nie najważniejszym, aspektem przedsięwzięcia, którym jest opłacalność produkcji.

Koszty produkcji

Wybierając laser o dużej mocy dostajemy nie tylko wyższą wydajność, ale też poważny wzrost kosztów produkcji związany z wysoką ceną samego urządzania i wyższym kosztem jego pracy - podwojenie mocy zwiększa koszt eksploatacji lasera o 20 do 30 procent.

Koszty te mogą jednak nie mieć tak wielkiego znaczenia, jeśli dodatkowa moc pozwoli znacznie skrócić proces cięcia i zwiększyć wydajność, ponieważ i tak stanowią ułamek kosztów stałych, które obejmują. m.in.: pensje operatorów, koszty programowania, koszty infrastruktury, podatki, amortyzację sprzętu (raty leasingowe), wysyłkę, koszty ogólne i administracyjne oraz oczywiście koszty surowców.

W większości zakładów produkcyjnych wydatki te znacznie przewyższają koszt pracy lasera, bo, o ile koszty zakupu wycinarki laserowej są wysokie, to sytuacja zmienia się radykalnie w momencie rozpoczęcia pracy maszyny. Koszty cięcia laserem są bowiem stosunkowo niskie.

Wybierając wycinarkę laserową należy postawić na urządzenie, które zaspokoi potrzeby produkcyjne nie tylko w chwili obecnej, ale będzie spełniać je też w najbliższej przyszłości. A ponieważ technologia cięcia laserem rozwija się w ostatnich latach bardzo szybko, konieczne jest nie tylko zbadanie oferty rynkowej i poznanie najnowszych rozwiązań, ale także omówienie wszelkich wątpliwości ze specjalistami. Takie podejście pozwoli wybrać najlepsze urządzenie, uniknąć niepotrzebnych kosztów, a co ważniejsze zwiększy przewagę konkurencyjną firmy.

Biorąc pod uwagę moc lasera i dynamikę maszyny, warto pamiętać, że wyższa moc pozwala szybciej ciąć, zwłaszcza grubsze materiały, a większa dynamika maszyny pozwala uzyskać większą wydajność pracy, szczególnie w przypadku cieńszych materiałów. Jeśli chodzi o załadunek i rozładunek materiału, to w czasie wykonywania tych operacji nie jest możliwe realizowanie produkcji. Im są więc szybsze, tym lepiej.

Dlatego podczas wybierania wycinarki fibrowej należy skupić się na trzech najważniejszych czynnikach wpływających na wydajność lasera światłowodowego - mocy lasera, dynamice maszyny i szybkości operacji ładowania/rozładowania materiału. A moc lasera należy dobrać odpowiednio do zastosowań i obrabianych materiałów.

[1] https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-19-4667