Viitorul tehnologiei de tăiere cu laser a foilor metalice
Tăierea cu laser sa schimbat și în ultimele câteva decenii. Mai întâi au existat lasere cu CO2. Acestea au domnit supreme timp de câteva decenii, până când un nou-venit a intrat în scenă sub formă de lasere de fibre.
Atât laserele cu CO2, cât și laserele cu fibre au avantajele și dezavantajele lor - CO2 este adesea văzut ca un laser universal, dar uneori îi lipsește în viteză, în timp ce fibra este în general mai rapidă, dar atinge barieră la tăierea materialelor mai groase. Recent, industria de lasere a fibrelor începe să atingă CO2 în termeni de grosime a materialului (a se vedea articolul nostru din martie 2014, "Următorul salt în fibre laser de tăiere").
Și acum, OEM-urile lucrează la următoarea generație de sisteme de tăiere cu laser folosind un nou tip de laser numit laser cu diodă directă. Cu toate acestea, în prezent există doar un singur laser cu diodă directă, care este de fapt capabil să taie oțel. Pentru moment, cele mai multe sisteme cu diode laser sunt utilizate în operațiuni cum ar fi tratarea termică și placarea.
Potrivit Coherent, HighLight 10000D, o parte din linia D-Series a Highlight D-Series, oferă până la 10 kW de putere diodă directă la 975 nm.
Întrebat să explice exact ce sunt laserele diodei, Frank Gaebler, senior manager de marketing pentru produse de CO2 la Lasers la Coherent, Inc., spune: "Probabil că ați avut o ședință la câțiva metri de dvs. acum, dacă aveți un computer cu un player CD, DVD sau Blu-Ray.
"Este un dispozitiv semiconductor care, în condițiile corecte, emite lumină laser, mai degrabă decât o lumină incoerentă cum ar fi un LED, ceea ce înseamnă că poate fi concentrată într-un loc mult mai strâns".
Gaebler continuă să spună că linia de jos este că laserele cu diode directe sunt foarte eficiente din punct de vedere electric.
"Pentru cantitatea de energie electrică pe care o introduceți, veți obține o cantitate echitabilă de putere optică", scrie el. "Acest lucru este în contrast cu cele mai multe alte tipuri de lasere, în cazul în care s-ar putea obține doar câteva procente de eficiență a conversiei - vă puneți o mulțime de putere, și veți obține o cantitate destul de mică de lumină."
Această carcasă a fost sudată folosind un laser cu diodă directă.
Tracey Ryba, manager de produs pentru Lasere la TRUMPF America de Nord, explică ceea ce face ca laserele diode să fie atât de diferite.
"Indiferent de tehnologia laser despre care vorbești, ele au aceleași trei componente: mediul activ, excitația și cavitatea optică", spune el. "De obicei, în ultimii 10 ani, diodele au fost folosite pentru a pompa fibra sau discul laser, dar pe măsură ce tehnologia sa schimbat, am văzut o explozie de tehnologie diodă în calitatea fasciculului sau luminozitatea diodelor. Acest lucru sa îmbunătățit dramatic, astfel încât acum suntem capabili să luăm efectiv aceste diode de pompare și să le cuplăm chiar în fibre. În acest fel, nu mai pomeniți în mod activ mediul.
"Cu CO2, utilizați energie electrică pentru a pompa gazul; cu fibră și disc, utilizați diode pentru a pompa; iar acum suntem în măsură să luăm de fapt acea diodă care a pompat acele medii, să luăm lumina diodei în sine și să o combinăm direct în fibră și să o livrăm la piesa de lucru. De fapt, evoluția tehnologiei diode a fost în ultimii cinci sau șapte ani; a schimbat peisajul. "Cu alte cuvinte, laserele cu diode directe îi elimină pe intermediar, oferind astfel rate de eficiență mult mai mari.
"Dacă vă uitați la laserele cu CO2, acestea oferă o eficiență de aproximativ 10% a prizei de perete", spune Ryba. "Laserele cu fibre și discuri reprezintă aproximativ 30% din energia de ardere eficientă pe perete, în timp ce laserele cu diode sunt în prezent eficiente în jurul a 40% din priză și probabil se apropie de 50% în următorii ani. Cu laserele cu diode, în principiu eliminați părțile laserului și, de fapt, utilizați doar partea pompei, astfel încât devine un proces foarte eficient ".
Odată cu creșterea eficienței prizei de perete, Gaebler subliniază, de asemenea, că laserele cu diode generează mai puțină căldură. "Pentru a contrasta, cu ajutorul laserului CO2, trebuie sa aveti apa si racirea, iar aparatele de racire sunt mai mari si mai complexe decat laserul in sine, pentru ca trebuie sa indepartati toata aceasta caldura - acea caldura de unde produsa din cauza ineficientei conversia de la electricitate la lumină. "
Potrivit TRUMPF, TruDiode 6006 furnizează o putere de 6000 W la o lungime de undă de 920-1040 nm și este proiectat pentru lipire cu laser, sudare cu penetrare profundă, sudare prin conducție termică și sudare cu laser a materialelor plastice.
În prezent, aplicațiile principale ale laserelor cu diode directe sunt tratarea termică și placarea, iar pentru ambele procese, laserele cu diode directe sunt extrem de utile. Având în vedere proprietățile lor unice, ele permit utilizatorilor să încălzească selectiv orice material cu care lucrează.
Gaebler oferă un exemplu pentru tratarea termică. "Puteți încălzi un dinte de viteză, o margine a sculei sau ceva asemănător cu acest fascicul laser și doar încălzește primele câteva microni, mai ales pentru că este absorbit relativ bine. Nu distorzi partea, iar cealaltă este că, pentru că o încălzi atât de selectiv, de îndată ce oprești laserul, aerul se oprește în general. În general, nu aveți nevoie de nici un fel de stingere activă. Ai eliminat toți acești pași suplimentari. Este lovit cu un laser, întărește exact locul pe care îl doriți, și nimic altceva, și boom, ați terminat. În general, este necesară o procesare minimală sau nu este necesară postprocesarea. Acesta este avantajul imens. "
Având în vedere toate avantajele laserelor diode, s-ar putea întreba de ce nu sunt încă folosite pentru tăierea foilor metalice. Răspunsul este că, în aproape toate cazurile, laserele cu diode directe nu sunt capabile să producă luminozitatea necesară operațiilor de tăiere.
"Toată lumea lucrează la asta ca scop final. Nu doar TRUMPF, ci și toate companiile ", spune Ryba. "Suntem deja capabili să facem acest lucru într-un mediu de laborator, așa că acum ajunge doar la nivelul industrial. Tehnologia sa îmbunătățit în obținerea unei luminozități mai mari din diode. Această tehnologie se schimbă în fiecare an, iar odată cu evoluția tehnologiei, o vom aduce pe piață ".
Ryba prezice că laboratoarele ar putea vedea laserele cu diode directe capabile să taie oțel pe piață în următorii cinci ani. S-ar putea să se întâmple chiar mai repede, dar, în orice caz, următorii câțiva ani vor fi foarte interesanți pentru tehnologia de tăiere cu laser, iar peisajul urmează să fie revoluționat.
