Sledování procesu řezání vláknovým laserem je úžasný zážitek, protože řezačky často pracují v tak vysokých rychlostech, že připomínají spíše tiskárny než stroje na řezání kovů. To se stalo možným díky moderním technologickým řešením používaným v systémech posuvu, které umožňují řezačkám pohybovat se rychlostí často přesahující 250 m/min.
Samotná rychlost posuvu se však přímo nepromítá do účinnosti zařízení. Ta závisí na dalších faktorech - například na výkonu laseru. Pokud je příliš nízký, rychlost řezání bude jednoduše malá. Na druhou stranu, nízká dynamika řezačky zabrání rychlé realizaci projektu i při vysokém výkonu laseru, a ruční výměna plechů bude znamenat, že výkonná a rychlá řezačka bude nečinně čekat na další řezací procesy.
Výkon laseru
Nejvyšší výkon aktuálně dostupných vláknových laserů dosahuje 15 kW, zatímco ještě před několika lety to bylo 6 kW. Úrovně výkonu jsou velmi vysoké a zdá se, že dosahují limitních hodnot. Z čistě technologického hlediska však takový limit neexistuje - výkon moderních systémů vláknového laserového svařování může překročit 100 kW [1]. Nejde tedy jen o výkon. Problémem v současné době je systém přenosu laserového paprsku. Řezací hlavy z optických vláken s výkonem od 1 do 6 kW se dobře nevyrovnávají s hustotou energie ultra-výkonných laserů a mnoho výrobců má velké problémy s odolností hlavy při výkonech přesahujících 6 kW.
Na druhé straně, zařízení pracující s výkonem 8, 10, 12 nebo 15 kW a zaručující spolehlivost a provozní dobu nezbytnou pro práci ve výrobních závodech mohou nabídnout pouze ti výrobci vláknových laserů, kteří investovali značné částky do vývoje a výzkumu, optimalizovali systémy přenosu paprsku pomocí optických vláken, a také zajistili absenci optické kontaminace. Jejich stroje jsou však z pochopitelných důvodů mnohem dražší než řezačky pracující s nižšími výkony.
Z tohoto důvodu většina systémů dostupných na trhu nabízí výkony v rozmezí od 1 do 6 kW.
Výkon laseru a typ materiálu
Při výběru vláknového laseru by měl být jeho výkon přizpůsoben konkrétní aplikaci, tj. určit, jaký typ práce bude vykonávat a jaký typ materiálu bude zpracováván. Laserové řezačky lze použít k řezání, výseku a gravírování široké škály materiálů, jako jsou: kovy, hliník, sklo, dřevo, plast, akryl a mnoho dalších.
Dalším parametrem, který je třeba zvážit, je - kromě velikosti kovového plechu nebo dílu, který se jednoduše musí vejít do řezačky - tloušťka a typ řezaného materiálu. Zde platí obecné pravidlo, že čím je materiál tlustší a hustší, tím větší výkon laseru je potřeba k jeho proříznutí.
Tloušťka materiálu je vlastně jediným omezením pro laserovou technologii - vláknové lasery jsou nepřekonatelné, pokud jde o řezání tenkých materiálů. Bohužel pro materiály s tloušťkou nad 25 mm je třeba zvážit jinou technologii nebo zakoupit stroj s výkonem větším než 6 kW.
Jako hrubé vodítko lze předpokládat, že laserová řezačka s výkonem:
| Výkon laseru | 1kW | 2kW | 3kW | 4kW | 6kW |
Umožňuje řezání materiálů s tloušťkou:
| Měkká ocel | 8mm | 12mm | 16mm | 20mm | 25mm |
| Nerezová ocel | 4mm | 6mm | 8mm | 10mm | 12 mm |
| Hliník | 4mm | 6mm | 8mm | 12mm | 15mm |
Samozřejmě se tato data mohou u konkrétních řešení lišit, a z tohoto důvodu je nejlepší kontaktovat výrobce vybrané laserové řezačky před jejím zakoupením.
Pamatujme také, že výkon laseru ovlivňuje nejen tloušťku řezaného materiálu a rychlost řezacího procesu. Výkonné laserové řezačky také nabízejí lepší kvalitu a opakovatelnost řezacího procesu a umožňují ignorovat malé odchylky ve struktuře materiálu.
Nakonec, výběr vláknového laseru s konkrétním výkonem je spojen s dalším základním, ne-li nejdůležitějším, aspektem podniku, kterým je rentabilita výroby.
Výrobní náklady
Volbou vysoce výkonného laseru získáváme nejen vyšší efektivitu, ale také výrazné zvýšení výrobních nákladů spojených s vysokou cenou samotného zařízení a vyššími náklady na jeho provoz - zdvojnásobení výkonu zvyšuje náklady na provoz laseru o 20 až 30 procent.
Tyto náklady však nemusí být tak významné, pokud dodatečný výkon umožňuje výrazné zkrácení řezacího procesu a zvýšení efektivity, protože stále představují jen zlomek fixních nákladů, které zahrnují mimo jiné: mzdy operátorů, náklady na programování, náklady na infrastrukturu, daně, odpisy zařízení (leasingové splátky), dopravu, všeobecné a administrativní náklady a samozřejmě náklady na suroviny.
Ve většině výrobních závodů tyto výdaje daleko převyšují náklady na provoz laseru, protože, zatímco náklady na nákup laserové řezačky jsou vysoké, situace se radikálně mění, když stroj začne pracovat. Náklady na laserové řezání jsou relativně nízké.
Při výběru laserové řezačky by se měl člověk rozhodnout pro zařízení, které bude splňovat výrobní potřeby nejen v současnosti, ale i v blízké budoucnosti. A protože se technologie laserového řezání v posledních letech velmi rychle vyvíjí, je nutné nejen prozkoumat nabídku trhu a seznámit se s nejnovějšími řešeními, ale také prodiskutovat případné pochybnosti s odborníky. Takový přístup umožní vybrat nejlepší zařízení, vyhnout se zbytečným nákladům a co je důležitější, zvýšit konkurenční výhodu společnosti.
Při zohlednění výkonu laseru a dynamiky stroje je dobré pamatovat, že vyšší výkon umožňuje rychlejší řezání, zejména u silnějších materiálů, a větší dynamika stroje umožňuje větší efektivitu práce, zejména v případě tenčích materiálů. Pokud jde o nakládání a vykládání materiálu, během těchto operací nelze provádět výrobu. Čím jsou tedy rychlejší, tím lépe.
Proto při výběru vláknové řezačky by se měl člověk zaměřit na tři nejdůležitější faktory ovlivňující účinnost vláknového laseru - výkon laseru, dynamiku stroje a rychlost operací nakládání/vykládání materiálu. A výkon laseru by měl být vhodně přizpůsoben aplikacím a zpracovávaným materiálům.
[1] https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-19-4667