Spis treści
Parametry techniczne wycinarek fibrowych
Podstawowe elementy wycinarek fibrowych
Prasa, cięcie plazmą lub strumieniem wody, czy wycinarka laserowa?
Dlaczego warto zainwestować w wycinarkę laserową?
Materiały obrabiane przy pomocy wycinarek laserowych
Zastosowania wycinarek laserowych
Jak wybrać odpowiednią maszynę do cięcia laserem?
Kiedy obserwuje się błyskawiczny wzrost popularności wycinarek laserowych na rynkach całego świata, wyraźnie widać że technologia ta nie jest już wyłącznie rozwiązaniem high-tech zarezerwowanym dla specjalistów. Cięcie i wycinanie laserem cienkich i grubych blach, rur oraz profili stało się powszechną praktyką stosowaną w małych warsztatach, jak i wielkich halach produkcyjnych, a wycinarki laserowe są obecnie powszechnie wykorzystywane we wszystkich segmentach produkcji w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, AGD, stoczniowym i elektronicznym.
I chociaż w ciągu ostatnich lat na rynku dominowały wycinarki laserowe wykorzystujące technologię CO2 i YAG, to w chwili obecnej są one coraz częściej wypierane przez nowoczesne wycinarki fibrowe, które nie tylko oferują lepsze parametry pracy, ale przede wszystkim wyższą wydajność, energooszczędność i bezawaryjność.
Jak działa wycinarka laserowa?
Wycinarka laserowawykorzystuje jako źródło światła laser na ciele stałym pompowany diodami półprzewodnikowymi. To bardzo ciekawe rozwiązanie, w którym ośrodkiem czynnym jest światłowód z aktywnego włókna optycznego składającego się z trzech warstw:
- Warstwy zewnętrznej: Polimerowa okładzina światłowodu charakteryzuje się najmniejszym współczynnikiem załamania światła, dzięki czemu nie dopuszcza do emisji promieniowania laserowego na zewnątrz.
- Płaszcza wewnętrznego: Powłoka pompująca wykonana jest z materiału o wyższym współczynniku załamania światła niż warstwa zewnętrzna. Płaszcz wewnętrzny zachowuje się jak lustro otaczające rdzeń, a wielokrotne odbijanie się wiązki od krawędzi warstwy powoduje powtarzalne powracanie światła do rdzenia. Powstaje w ten sposób rezonator generujący i wzmacniający wiązkę światła.
- Rdzenia: Domieszkowana pierwiastkami ziem rzadkich warstwa wewnętrzna ma najwyższy współczynnik załamania światła i jest odpowiedzialna za propagację sygnału.
Laser światłowodowy generuje wiązkę światła o wysokiej gęstości energii i przesyła ją światłowodem do głowicy tnącej. Tu wiązka jest skupiana, za pomocą soczewki zamkniętej w głowicy, na powierzchni obrabianego detalu, a obszar poddany działaniu ultracienkiej ogniskowej topi się i odparowuje.
Wiązka światła lasera fibrowego może być skupiona do nawet 1/10 średnicy punktu uzyskiwanego przy pomocy lasera CO2. Mniejsza średnica, a także dużo większa jasność światła pozwalają laserom fibrowym uzyskać dużo większą gęstość energii - nawet 100-krotnie większą, niż w przypadku laserów CO2. To właśnie dzięki temu proces cięcia materiału laserem fibrowym jest dużo bardziej precyzyjny i pozwala uzyskać niezwykle czyste, gładkie krawędzie przy bardzo wąskiej szczelinie cięcia.
Rodzaje wycinarek
Na rynku dostępnych jest obecnie wiele rodzajów wycinarek laserowych. Można je podzielić na grupy ze względu na kształt, grubość oraz rodzaj obrabianego materiału, związaną z tym moc źródła lasera, a także samą konstrukcję i wyposażenie umożliwiające automatyzację pracy.
Wielkość
Jednym z najbardziej istotnych parametrów jest kształt i wielkość obrabianych materiałów. Wycinarki laserowe wykorzystywane są do cięcia i wycinania płaskich arkuszy blachy i elementów konstrukcyjnych, blachy w zwojach oraz rur i profili. Na rynku dostępne są wielkie maszyny ze stołami umożliwiającymi cięcie i wycinanie dużych blach lub cięcie długich rur oraz profili, jak i tańsze urządzenia kompaktowe.
Te ostatnie, dzięki zwartej, zamkniętej obudowie oraz możliwości wyprowadzenia źródła do innego pomieszczenia, potrafią zajmować naprawdę niewiele miejsca w hali produkcyjnej.
Moc
Elementy obrabiane w wycinarkach fibrowych mogą być wykonane z różnych materiałów takich jak: stal nierdzewna, stale miękkie, tytan, aluminium oraz tkaniny, drewno, papier, plastik i materiały ceramiczne, a sam materiał może być różnej grubości. Dlatego ważną cechą wycinarki fibrowej jest jej moc. Obecnie na rynku dostępne są wycinarki laserowe o mocy od 1 kW do ponad 20 kW, jednak ze względu na koszt najbardziej popularne są urządzenia o mocy do 6kW.
Wyposażenie: automatyczne systemy ładowania i rozładowania
Ze względu na wysoką prędkość cięcia laserem fibrowym ważnym elementem wycinarek są systemy umożliwiające automatyzację procesu ładowania i rozładowywania materiałów oraz wyprodukowanych detali.
Przy dużym obciążeniu urządzenia rozwiązania takie jakie magazyn arkuszy blach, automatyczny system ładowania rur i profili, czy inteligentny system paletyzacji pozwalają zwiększyć wydajność, zminimalizować koszty pracy i poprawić konkurencyjność oraz zyski firmy.
Oprogramowanie i zdalne sterowanie
Wielu producentów oferuje urządzenia z dedykowanymi systemami operacyjnymi oraz oprogramowaniem umożliwiającym projektowanie detali i ich optymalne rozmieszczenie na arkuszach blachy, a także programowanie wycinarki oraz kontrolę pracy samego urządzenia, jak i operatorów.
Dostępne są także wycinarki fibrowe wyposażone w systemy komunikacji WiFi umożliwiające zdalną kontrolę pracy urządzenia, co przekłada się na lepsze wykorzystanie samej maszyny i wyższą wydajność produkcji.
Parametry techniczne wycinarek laserowych
Liniom podziału wycinarek fibrowych odpowiadają parametry samych urządzeń. W przypadku wycinarek ze stołami i urządzeń tnących blachy w zwojach jest to wielkość obszaru roboczego, a w wycinarkach fibrowych do rur i profili - długość cięcia rur oraz ich średnica.
Parametrem podawanym w przypadku wszystkich wycinarek fibrowych jest oczywiście moc źródła lasera, która odpowiada za maksymalną grubość ciętej blachy.
Innymi parametrami są dokładność pozycjonowania głowicy tnącej oraz dokładność zmiany jej położenia, a także maksymalna prędkość posuwu głowicy
Podstawowe elementy wycinarek fibrowych
Wycinarki fibrowe to zaawansowane systemy oferujące wysoką wydajność oraz jakość cięcia będącą wynikiem nie tylko samej technologii cięcia laserem światłowodowym, ale także zastosowania zaawansowanych rozwiązań i podsystemów maszyny:
Źródło
Źródło laserowe jest podstawowym elementem odpowiedzialnym za pracę oraz sposób cięcia wycinarki fibrowej.
Lasery światłowodowe:
- Oferują dużą gęstość mocy ze względu na mniejszą ogniskową wiązki lasera.
- Charakteryzują się kilkukrotnie większą absorpcją dzięki mniejszej długości fali.
Dzięki dużej gęstości mocy i wysokiej absorpcji pozwalają znacznie zwiększyć wydajność i szybkość cięcia. - Mają bardzo dużą długość życia. Przewidywana długość pracy standardowego lasera światłowodowego wynosi 100 000 godzin, co odpowiada około 45 latom jego użytkowania.
- Są bardzo sprawne energetycznie i energooszczędne. Ich sprawność energetyczna jest trzy razy wyższa niż sprawność laserów CO2, co oznacza, że zużywają mniej energii w czasie pracy, niż laser CO2 w trybie oczekiwania.
System przekazywania wiązki
Wiązka światła wygenerowana w źródle jest przekazywana do głowicy tnącej za pomocą systemu światłowodowego.
Jest to niezawodne i praktycznie bezobsługowe rozwiązanie, które pozwoliło wyeliminować wiele ruchomych części maszyny, takich jak lustra optyczne, pompy próżniowe, wentylatory, czy filtry stosowane w laserach innego typu. Z tego względu we wspomnianym okresie 100 000 godzin pracy źródła nie jest przewidziana żadna wymiana elementów eksploatacyjnych lasera.
Głowica tnąca
Głowica jest elementem tnącym wycinarki fibrowej. Składa się z dyszy, soczewki skupiającej oraz systemu śledzenia ostrości. Niektóre wycinarki wyposażone są także w systemy kamer pozwalające kontrolować pracę głowicy w czasie rzeczywistym.
Głowica tnąca wycinarki laserowej porusza się po zaprogramowanej ścieżce cięcia z precyzją i prędkością będącymi jednymi z podstawowych parametrów wycinarki. Programując proces cięcia należy też ustawić wysokość głowicy odpowiednio do rodzaju ciętego materiału oraz jego grubości.
Soczewka
Jakość soczewki lasera jest bezpośrednio odpowiedzialna za moc wyjściową lasera i wydajność całej maszyny, a wysokiej klasy soczewki bez zanieczyszczeń optycznych pozwalają ciąć materiały laserami o naprawdę wysokich mocach.
Soczewka jest też najczęściej używanym elementem wycinarek laserowych, jak i najbardziej wrażliwym.
System chłodzenia
System chłodzenia ma dwa główne zadania.
Pierwszym jest chłodzenie generatora laserowego, który przekształca energię elektryczną w energię świetlną, i w którym pozostała energia zamienia się w ciepło. System chłodzenia ma odprowadzać nadmiar ciepła i zapewnić równomierną pracę lasera.
Ponadto system chłodzenia zapewnia stabilną pracę systemu przekazywania wiązki, zapobiega deformacji i pękaniu soczewki spowodowanym nadmierną temperaturą.
W wycinarkach fibrowych stosowane są systemy chłodzenia powietrzem lub wodą.
System CNC
System sterowania odpowiada za pracę wszystkich modułów wycinarki laserowej, takich jak np. systemy ładowania i rozładowywania, systemy ustawiania blach, rur i profili.
Jednak jego najważniejszym zadaniem jest kontrola mocy wyjściowej lasera oraz sterowanie posuwem głowicy tnącej po osiach X, Y i Z. System CNC umożliwia ustawienie głowicy tnącej zarówno w pionie, jak i pod kątem. A po wyposażeniu wycinarki w dodatkowe ramię, możliwe jest także cięcie i wycinanie 3D
Ponadto, system CNC jest odpowiedzialny za stabilność i prędkość działania wycinarki fibrowej, a jego zaawansowane funkcje pozwalają skutecznie poprawić precyzję i jakość cięcia.
Stół / Belka poprzeczna
Wycinarki laserowe mają bardzo wysokie wymagania dotyczące stabilnej pracy maszyny.
Wysokiej jakości stoły odlane z żeliwa szarego lub aluminium zapewniają wysoką sztywność, trwałość oraz odporność urządzenia na wibracje i pozwalają uzyskać maksymalną stabilność, a także precyzję procesu cięcia.
Z kolei w dużych wycinarkach laserowych wykorzystuje się belki poprzeczne, które muszą charakteryzować się odpowiednią sztywnością, a jednocześnie elastycznością oraz wytrzymałością ułatwiającymi szybkie posuwy głowicy tnącej podczas cięcia.
Silnik
Podstawowym elementem odpowiedzialnym za posuwy systemów wycinarki fibrowej jest oczywiście silnik, którego parametry mają bezpośredni wpływ na szybkość oraz wydajność produkcji, jak i jakość produktu końcowego.
Obecnie powszechnie stosowane są silniki krokowe i serwonapędy, a rodzaj silnika należy dobrać odpowiednio do rodzaju pracy wykonywanej przez wycinarkę.
System usuwania oparów i zanieczyszczeń
W czasie procesu cięcia - szczególnie przy cięciu plastików - powstają opary oraz pył, które mogą mieć wpływ nie tylko na jakość procesu cięcia, ale także zdrowie operatorów. Dlatego w wycinarkach instalowane są systemy automatycznego usuwania oparów i pyłów, które pozwalają nie tylko zadbać o pracowników obsługujących urządzenia na hali, ale sprawiają także, że urządzenie jest przyjazne dla środowiska.
Prasa, cięcie plazmą lub strumieniem wody, czy wycinarka laserowa?
Świetnym rozwiązaniem stosowanym do cięcia materiałów są prasy do tłoczenia, które doskonale sprawdzają się w przypadku bardzo dużego wolumenu produkcji oferując najniższy jednostkowy koszt wytwarzania produktu. Wymagają co prawda dodatkowych inwestycji w oprzyrządowanie, za to dają możliwość wykonywania wielu innych procesów, takich jak formowanie, czy gwintowanie.
Z kolei tradycyjne prasy rewolwerowe mogą wycinać otwory oraz dowolne kształty i są bardzo ekonomiczne, choć, znowu, potrzebują dodatkowego oprzyrządowania. A wykrawarki, chociaż mają znacznie mniejszą wydajność od wycinarek laserowych, to - podobnie jak w przypadku pras do tłoczenia - umożliwiają formowanie wyrobów.
Innym rozwiązaniem, które bardzo dobrze nadaje się do cięcia grubych materiałów oraz do zastosowań, w których nie jest najważniejsza jakość krawędzi ciętego detalu, są plazmowe systemy cięcia oraz systemy tnące strumieniem wody. Jednak w ich przypadku, jak i w przypadku większości metod cięcia termicznego, obrabiane metale mogą mieć rozległą strefę wpływu ciepła.
Pamiętajmy też, że chociaż systemy do cięcia plazmą, jak i strumieniem wody są znacznie tańsze od wycinarek laserowych, to są od nich dużo wolniejsze. Oczywiście można zwiększyć wydajność obydwu maszyn montując wiele głowic i tnąc półfabrykaty ułożone w stosy, jednak podejście takie bardzo obniża jakość wyrobów końcowych.
Wycinarki laserowe są najnowszym i najbardziej zaawansowanym rozwiązaniem. Oferują wysoką precyzję, jakość, wydajność, niezawodność oraz elastyczność i dlatego od kilku dekad sukcesywnie wypierają starsze technologie stosowane dotąd w przemyśle.
Dlaczego warto zainwestować w wycinarkę laserową?
Firma, która nie dysponuje obecnie własną wycinarką laserową, z reguły zleca wykonanie prac jednemu lub kilku podwykonawcom, którzy mają takie możliwości. Rozwiązanie to nie wiąże się z dużym ryzykiem i może nieźle funkcjonować, pod warunkiem że czas realizacji zleceń zapewnia pewną elastyczność.
Niemniej, prędzej czy później, producent i tak musi zastanowić się, czy jego firma nie powinna wykonywać cięcia laserem we własnym zakresie. Żeby się o tym przekonać, wystarczy skontrolować comiesięczne faktury za laserowe cięcie detali, bo jak mawiał Henry Ford: "Jeśli potrzebujesz maszyny i jej nie kupujesz, to ostatecznie i tak przekonasz się, że nie dość, że za nią zapłaciłeś, to w dodatku jej nie masz".
Rynek oferuje obecnie wiele możliwości zakupu wycinarek laserowych. Można je kupić u dealerów specjalizujących się w sprzedaży używanego sprzętu lub u producentów oryginalnych wycinarek, albo ich przedstawicieli, którzy zapewniają najnowocześniejszy sprzęt do cięcia oraz maszyny odnowione. Te ostatnie, co prawda, mogą nie mieć parametrów nowych systemów, ale nadal będą pracować znacznie lepiej niż inne urządzenia o podobnym przebiegu.
Należy też pamiętać, że wycinarki laserowe rozpoznawalnych w branży producentów OEM są z reguły droższe, ale z drugiej strony oferują lepsze parametry oraz osprzęt zapewniający wyższą jakość produkcji oraz niezawodność.
Laser fibrowy, CO2, czy YAG?
Rynek laserów przemysłowych zdominowany jest przez trzy typy rozwiązań: starsze lasery YAG, tradycyjne lasery CO2 i najnowsze lasery fibrowe.
Lasery YAG
Laser YAG jest laserem półprzewodnikowym, w którym ośrodkiem aktywnym jest monokryształ YAG (itr-aluminium-granat) z zatopionym neodymem (Nd:YAG) lub itrem (Yt:YAG).
Urządzenia te oferują bardzo dużą moc pulsacyjną niezbędną do spawania, wiercenia oraz cięcia metali, metali powlekanych, półprzewodników i różnych stopów oraz tworzyw sztucznych i ceramiki. Używane są także do grawerowania, znakowania metodą wyżarzania lub grawerowania różnych metali i tworzyw sztucznych oraz wykonywania oznaczeń podpowierzchniowych na materiałach przezroczystych, takich jak szkło lub akryl.
Laser YAG może zostać sprzężony ze strumieniem wody wykorzystywanym do przewodzenia wiązki światła na obrabianą powierzchnię. Metoda ta jest np. używana do cięcia płytek krzemowych. Strumień wody usuwa wówczas zanieczyszczenia i chłodzi obrabiany materiał.
Wadą tych maszyn jest ich koszt i to nie tylko ze względu na cenę, ale także dlatego, że mają krótki okres użytkowania wynoszący 8 000 do 15 000 godzin.
Zastosowania laserów YAG:
- Spawanie metali
- Wiercenie i cięcie metali, stopów, tworzyw sztucznych i ceramiki
- Znakowanie metodą wyżarzania
- Wykonywanie oznaczeń podpowierzchniowych na materiałach przezroczystych
- Grawerowanie
Lasery CO2
Lasery CO2 są masowo wykorzystywane w przemyśle już od ponad dwóch dekad. Są laserami gazowymi, które generują wiązkę lasera przesyłając energię elektryczną przez rezonator wypełniony mieszanką gazów zawierającą CO2. Urządzenie wykorzystuje następnie zwierciadła do skupiania i przekazywania wiązki do głowicy odpowiedzialnej za obrabianie materiału. Lasery CO2 są bardzo wydajne, niezawodne, oferują długi czas użytkowania i doskonałą jakość wiązki.
Ten typ lasera jest najczęściej używany do obróbki drewna lub papieru (i ich pochodnych), plexiglasu oraz innych akrylowych tworzyw sztucznych. Dobrze sprawdza się także przy obróbce skóry, tkanin, tapet i podobnych materiałów. I chociaż najlepsze efekty użycia lasera CO2 uzyskuje się podczas obróbki materiałów niemetalicznych, to potrafi też ciąć i obrabiać cienkie blachy aluminiowe i inne metale nieżelazne.
Wielką zaletą laserów CO2 jest fakt, że technologia ta jest już wykorzystywana od ponad 2 dekad i dlatego niektórzy producenci mają duże doświadczenie w obsłudze i konserwacji tych urządzeń, co zapewnia im wysoki komfort pracy.
Zastosowania laserów CO2:
- Przemysłowe cięcie wielu materiałów, w tym: stali miękkiej, stali nierdzewnej, aluminium, tytanu, papieru, polimerów, drewna, akrylu, tworzyw sztucznych, folii, skór oraz tekstyliów
- Spawanie
- Wiercenie
- Znakowanie metodą wyżarzania
- Grawerowanie
Lasery fibrowe
Laser fibrowy pojawił się na rynku około 2008 roku. Jest to urządzenie, które charakteryzuje się nie tylko niskimi kosztami eksploatacji, ale oferuje wyższą prędkość cięcia oraz niezawodność w porównaniu z tradycyjnymi laserami CO2 i YAG.
Na wczesnym etapie rozwoju technologia światłowodowa pozwalała ciąć z dużymi prędkościami wyłącznie cienkie materiały. Jednak po pojawieniu się mocniejszych laserów, lasery fibrowe osiągają takie prędkości obróbki nawet w przypadku materiałów o grubości 2cm. W rezultacie popularność laserów fibrowych nieustannie rośnie i to pomimo ich wyższej ceny.
Technologia światłowodowa to także nowe możliwości, ponieważ wycinarki fibrowe mogą ciąć materiały odblaskowe, takie jak mosiądz czy miedź, co było bardzo trudne w przypadku laserów CO2. Generują też wiązkę o gęstości energii 100 razy wyższej niż lasery CO2 przy podobnej mocy źródła, dzięki czemu są energooszczędne i zapewniają wyższą prędkość obróbki.
Jak wspomnieliśmy w pierwszej części Przewodnika w laserze fibrowym do wytworzenia wiązki światła wykorzystywane są diody półprzewodnikowe, a sama wiązka jest przesyłana i wzmacniana za pomocą światłowodu. Z tego powodu laser fibrowy ma mniej ruchomych części niż konwencjonalny laser CO2 i wymaga tylko minimalnej konserwacji w całym okresie użytkowania, który może wynosić aż 40 000 godzin.
Lasery fibrowe to precyzyjne i wydajne maszyny doskonale nadające się do bardzo zróżnicowanych zastosowań przemysłowych, począwszy od cięcia i spawania z dużą mocą po zadania wymagające mniejszej mocy, np. przy produkcji półprzewodników i systemów fotowoltaicznych. Są to urządzenia modułowe i skalowalne, które można skonfigurować odpowiednio do potrzeb rozmaitych procesów - począwszy od nanosekundowych maszyn grawerujących po wielo-kilowatowe systemy do spawania i cięcia.
Lasery fibrowe są proste we wdrożeniu i obsłudze. Są też zwykle mniejsze i lżejsze od laserów tradycyjnych.
A ponieważ lasery CO2 są dość delikatne ze względu na konieczność precyzyjnego ustawienia zwierciadeł i soczewek, lasery fibrowe są od nich znacznie bardziej wytrzymałe dzięki użyciu światłowodów. Z tego samego powodu mogą działać w wielu różnych środowiskach, a mniejsze wycinarki fibrowe mogą być łatwo przemieszczane bez konieczności ponownej regulacji układu optycznego.
Lasery fibrowe są dość wszechstronne i świetnie sobie radzą - w zależności od mocy - z różnorodnymi procedurami obróbki wielu materiałów. Doskonale sprawdzają się w cięciu i wycinaniu arkuszy blach, blach w zwojach, rur i profili, a także znakowaniu metali metodą wyżarzania, grawerowaniu metali i znakowaniu tworzyw sztucznych. Pozwalają obrabiać metale i niemetale, a nawet szkło, drewno i tworzywa sztuczne.
Są idealne do pracy z cienkimi materiałami - w przypadku materiałów powyżej 20 mm, konieczne jest zainwestowanie w laser fibrowy o mocy ponad 6 kW, który niestety jest znacznie droższy.
Zastosowania laserów fibrowych:
- Cięcie i wycinanie metali, metali powlekanych, arkuszy blach, blach w zwojach, rur i profili, tworzyw sztucznych, szkła, drewna i tworzyw sztucznych
- Spawanie
- Wiercenie
- Znakowanie metodą wyżarzania
- Grawerowanie
Powyżej przedstawiliśmy wiele dostępnych obecnie na rynku technologii cięcia materiałów. Wybór odpowiedniego rozwiązania uzależniony jest od potrzeb produkcyjnych przedsiębiorstwa oraz, nie ukrywajmy, jego możliwości finansowych. My jednak stawiamy na lasery fibrowe, ponieważ uważamy, że są najbardziej wszechstronne, precyzyjne i wydajne oraz, że po prostu ciężko konkurować z jakością wyrobów wytwarzanych przy ich pomocy.
Zalety wycinarek laserowych
Wycinarki fibrowe są znacznie bardziej precyzyjne od obrabiarek mechanicznych, są też bardziej elastyczne, energooszczędne, zajmują mniej miejsca, i pozwalają chronić środowisko. Zapewniają także wysoką wydajność oraz powtarzalność produkcji, a technologia cięcia laserem umożliwia uzyskanie idealnych, gładkich krawędzi detali i pominięcie etapu obróbki końcowej.
Lasery generalnie lepiej sprawdzają się przy obróbce zaokrąglonych i skomplikowanych kształtów w porównaniu z obrabiarkami mechanicznymi, a ponadto:
- Proces cięcia jest bezkontaktowy i szybki, a ultra-wąska ogniskowa wiązki lasera sprawia, że strefa wpływu ciepła i zniekształcenie obrabianego detalu są bardzo niewielkie, a jego krawędzie - gładkie i czyste.
- Ogromną zaletą wycinarek laserowych jest ich prędkość. Laser jest w stanie ciąć grube materiały w jednym przebiegu, podczas gdy inne obrabiarki mogą wymagać kilku przejść.
- Technologia cięcia laserem oznacza też mniej materiałów eksploatacyjnych i części zamiennych, co szczególnie widać w wycinarkach fibrowych, w których wiązka lasera przekazywana jest do głowicy tnącej przy pomocy światłowodu.
- Wydłuża to oczekiwaną długość pracy wycinarek laserowych, która w przypadku wycinarki fibrowej sięga 100 000 godzin, czyli około 45 lat użytkowania.
- Oznacza także, że w przypadku wycinarek laserowych nie ma potrzeby posiadania i wymiany rozmaitych narzędzi i końcówek umożliwiających różne rodzaje cięcia.
- Mniejsza liczba części zamiennych to także niższe koszty utrzymania i konserwacji urządzenia.
Tym bardziej, że w laserach fibrowych prowadzenie wiązki światłowodem pozwoliło wyeliminować wiele ruchomych części. Z tego względu, we wspomnianym wyżej okresie 100 000 godzin pracy, nie jest przewidziana wymiana żadnych elementów eksploatacyjnych wycinarki.
- Cięcie, wycinanie, znakowanie i grawerowanie, a także podawanie materiału i odbieranie detali są w dużej mierze zautomatyzowane, co zapewnia wysoki stopień kontroli nad produkcją oraz zwiększa wydajność.
- Wielką zaletą wycinarek laserowych jest ich efektywność energetyczna, która w przypadku laserów fibrowych sięga nawet 30%. Oznacza to, że urządzenia te zużywają mniej energii przy pracy przy pełnym obciążeniu, zapewniają znaczne oszczędności i pozwalają chronić środowisko.
Jedną z wielkich zalet tych urządzeń jest także szeroka gama obrabianych przez nie materiałów.
Materiały obrabiane przy pomocy wycinarek laserowych
Przy pomocy wycinarki laserowej można obrabiać większość materiałów metalicznych, takich jak stal nierdzewna, stal węglowa, stal miękka, złoto, srebro, tytan i stopy tytanu, stopu niklu, blacha ocynkowana, miedź, aluminium, stopy metali itp., a także materiały ceramiczne, tworzywa sztuczne, tekstylia, drewno, a nawet papier. Rodzaj i grubość ciętego materiału zależą od mocy lasera i użytego wyposażenia.
Stal nierdzewna
Stal nierdzewna jest materiałem najczęściej używanym i obrabianych przez producentów w różnych gałęzi przemysłu. Jest to również najpopularniejszy materiał cięty laserem fibrowym.
Stal węglowa
Grubość ciętej lub wycinanej laserowo blachy ze stali węglowej może wynosić 25 mm i więcej. W przypadku stali o grubości powyżej 25 mm, należy użyć lasera fibrowego o mocy większej niż 6 kW.
Aluminium i stopy aluminium, miedź i mosiądz
Aluminium, miedź i mosiądz to materiały o wysokim współczynniku odbicia i przewodności cieplnej.
Miedź i mosiądz nie mogły być cięte laserami starszego typu. Jednak doskonale radzą sobie z nimi lasery światłowodowe, które pozwalają ciąć zarówno cienkie, jak i grubsze blachy i detale z aluminium, miedzi i mosiądzu o grubości 15mm i więcej, w zależności od rodzaju stopu oraz mocy lasera.
Zastosowania wycinarek laserowych
Wycinarki laserowe są szeroko stosowane m.in. w zautomatyzowanej produkcji wielkoseryjnej oraz branżach takich jak: lotnicza, kosmiczna, motoryzacyjna, sanitarna, elektroniczna. Są także używane np. do produkcji biżuterii, elementów ozdobnych i detali.
Obróbka blach
Wycinarki laserowe są szeroko stosowane do cięcia, wycinania, znakowania i grawerowania arkuszy blach oraz blach w zwojach.
Produkcja maszyn rolniczych
Producenci maszyn rolniczych obrabiają wiele typów arkuszy blach. Z tego względu wycinarki laserowe robią w tej gałęzi przemysłu prawdziwą furorę, tym bardziej, że tradycyjnie używane tam wykrawarki wymuszają stosowanie wielu typów wykrojników, a te z kolei znacznie ograniczają wprowadzanie zmian w wyrobach.
Obróbka laserowa pozwala wykorzystać do cięcia arkuszy blach nowoczesne oprogramowanie CAD/CAM do projektowania/produkcji CNC, co wiąże się z elastycznością i szybkim przestawieniem produkcji na nowy typ elementów. Jeśli dodamy do tego wysoką wydajność, niski koszt, a co najważniejsze niezrównaną precyzję i powtarzalność procesu, okaże się, że wycinarki laserowe są naprawdę bardzo racjonalnym rozwiązaniem.
Produkcja elementów konstrukcyjnych dla budownictwa
Wycinarki laserowe świetnie sprawdzają się przy szybkim i precyzyjnym cięciu rur i profili oraz blach, a także wycinaniu w nich odpowiednich otworów o dowolnym kształcie. Ponadto krawędzie detali wykonane technologią laserową są bardzo wysokiej jakości i nie wymagają dalszej obróbki.
Z kolei oprogramowanie do projektowania/produkcji CNC umożliwia nie tylko błyskawiczne przestawienie lasera na obróbkę innych detali, ale także precyzyjne pozycjonowanie i wykonywanie cięć oraz otworów.
Wszystko to pozwala oszczędzić czas potrzebny na pozycjonowanie kolejnego cięcia, poprawia wydajność produkcji oraz jakość produktu końcowego.
Przemysł meblowy
Przemysł meblowy to szafy, także szafy rozdzielcze, metalowe szafy na dokumenty, okapy, metalowe blaty i mnóstwo akcesoriów. Ich produkcja wymaga powtarzalności, precyzji, doskonałego wykończenia, a co najważniejsze wysokiej wydajności.
Wycinarki laserowe nie tylko oferują to wszystko, ale potrafią także ciąć i wycinać produkty o specjalnych, czasami niepowtarzalnych, kształtach w oparciu o projekty przygotowane w programach CAD/CAM.
Przemysł motoryzacyjny
Produkcja w przemyśle motoryzacyjnym oznacza krótkie serie powtarzalnych elementów o dużym poziomie komplikacji, na które narzucone są wysokie wymagania jakościowe, a także szybkie przezbrajanie produkcji i konieczność znakowania każdego detalu.
Wycinarki laserowe potrafią wykonać wszystkie te zadania, zapewniając jednocześnie bardzo wysoką wydajność, krótkie czasy przestoju przy wyższej efektywności energetycznej i niższych kosztach konserwacji oraz utrzymania maszyny.
Urządzenia AGD i naczynia kuchenne
Sprzęt AGD składa się głównie z różnego rodzaju blach, a ostatnie trendy wprowadziły do domów dużo naczyń i akcesoriów wykonanych z metali, głównie ze stali nierdzewnej.
Tak samo, jak w przypadku innych gałęzi przemysłu, także tu sterowane komputerowo, wyposażone w programy CAD/CAM, nowoczesne wycinarki laserowe zapewniają wysoką wydajność, precyzję, powtarzalność i możliwość produkowania krótkich serii produktów końcowych oraz realizowanie właściwie dowolnych projektów zlecanych przez projektantów.
Branża reklamowa
Ponieważ branża reklamowa jest bardzo spersonalizowana, w jej przypadku tradycyjne metody produkcji są bardzo nieefektywne. Tymczasem wycinarki laserowe są idealne do wycinania i cięcia, a także znakowania i grawerowania krótkich serii produktów reklamowych o bardzo wysokiej jakości.
Wyroby jubilerskie
Wycinarki światłowodowe doskonale radzą sobie a cięciem i wycinaniem, a także grawerowaniem materiałów o wysokim współczynniku odbicia - takich jak srebro, czy złoto. Pamiętajmy też, że branża jubilerska coraz częściej wykorzystuje stal nierdzewną i inne materiały metalowe do produkcji swoich wyrobów.
Doskonała współpraca laserów z oprogramowaniem CAD/CAM pozwala zrealizować dokładnie każdy projekt, zapewniając jednocześnie wysoką powtarzalność i jakoś produkcji. Pozwala także wykonywać bardzo krótkie serie wyrobów.
Wyposażenie fitness
Coraz większa liczba ludzi przywiązuje dużą uwagę do zdrowia i kondycji. Powstaje coraz więcej siłowni, a w domach pojawia się coraz więcej urządzeń do ćwiczeń. To olbrzymi rynek na wyroby zbudowane głównie z blach i profili metalowych, do cięcia i wycinania których doskonale nadają się wycinarki laserowe.
Jak wybrać odpowiednią maszynę do cięcia laserem?
Wybierając wycinarkę laserową trzeba dokładnie przemyśleć swoje obecne i przyszłe potrzeby, czyli określić rodzaj obrabianych materiałów i ich grubość oraz rodzaj obróbki (cięcie/wycinanie, znakowanie/grawerowanie) i odpowiednio dobrać typ wycinarki, moc lasera oraz niezbędne wyposażenie.
Obecne wycinarki laserowe mają moc od 1 kW do 20 kW. Dostępne są maszyny o niewielkich rozmiarach aż po naprawdę wielkie systemy, z wyposażeniem odpowiednim od płaskich stołów oraz systemów automatycznego podawania materiału i odbierania gotowych wyrobów.
Obrabiane materiały
Tu należy wziąć pod uwagę rozmiar, grubość i właściwości obrabianego materiału, ponieważ pozwolą one odpowiednio dobrać moc lasera i wielkości stołu wycinarki. Należy też uwzględnić typ materiału - na rynku dostępne są wycinarki laserowe wyposażone w wieże do podawania arkuszy blach lub systemy ładowania i pozycjonowania rur oraz profili.
Moc lasera
Jednym z ważniejszych parametrów wycinarek laserowych jest ich moc, ponieważ bezpośrednio odpowiada za grubość ciętego materiału oraz szybkość samego cięcia. I chociaż pierwsze wycinarki światłowodowe, które pojawiły się na rynku w 2008 roku, miały maksymalną moc wynoszącą 4kW, obecnie dostępne są już urządzenia o mocy od 1 kW do ponad 20 kW. Pamiętajmy jednak, że ze względu na koszt najbardziej popularne są maszyny o mocy do 6kW.
Oprogramowanie
Większość wycinarek laserowych wyposażona jest we własne systemy OEM i doskonale współpracuje z popularnymi programami CAD/CAM. Należy jednak zorientować się jakie funkcje oferuje to oprogramowanie i czy można zintegrować je z systemami wykorzystywanymi już w firmie.
Obsługa posprzedażowa
Obsługa posprzedażna musi obejmować instalację, uruchomienie, użytkowanie, naprawę i konserwację maszyny. Należy też zwrócić uwagę na okres obowiązywania gwarancji.
I chociaż nowoczesne lasery fiber właściwie nie wymagają konserwacji, to, jak wszystkie urządzenia, potrafią się zepsuć. A każda awaria oznacza niepotrzebny przestój i straty. Dlatego podczas wybierania wycinarki laserowej warto zwrócić uwagę na opiekę serwisową. Tym bardziej, że są to urządzenia zaawansowane technologicznie i wymagają odpowiednich umiejętności pracowników serwisu.
Wycinarki laserowe szturmem zdobywają kolejne dziedziny przemysłu udowadniając swoją przydatność przy produkcji coraz nowych wyrobów. I chociaż są to dosyć drogie urządzenia, to sytuacja zmienia się radykalnie w momencie rozpoczęcia pracy, ponieważ same koszty cięcia wycinarką laserową są dosyć niskie. Tym bardziej, jeśli weźmie się pod uwagę oferowaną przez nie precyzję, elastyczność i wysoką wydajność produkcji.
Wycinarka laserowa do rur i profili TEKIO