Observar el proceso de corte con láser de fibra es una experiencia asombrosa, ya que los cortadores a menudo trabajan a velocidades tan altas que se asemejan más a impresoras que a máquinas de corte de metal. Esto ha sido posible porque las soluciones tecnológicas modernas utilizadas en los sistemas de alimentación permiten a los cortadores moverse a velocidades que a menudo superan los 250 m/min.
Sin embargo, la velocidad de alimentación en sí no se traduce directamente en la eficiencia del dispositivo. Esta última depende de otros factores - por ejemplo, la potencia del láser. Si es demasiado baja, la velocidad de corte simplemente será pequeña. Por otro lado, una dinámica de corte baja impedirá una implementación rápida del proyecto incluso con alta potencia láser, y el reemplazo manual de la chapa significará que un cortador potente y rápido estará inactivo esperando los siguientes procesos de corte.
Potencia del Láser
La mayor potencia de los láseres de fibra actualmente disponibles alcanza los 15 kW, mientras que hace solo unos años era de 6 kW. Los niveles de potencia son muy altos y parecerían estar alcanzando valores límite. Sin embargo, desde un punto de vista puramente tecnológico, tal límite no existe - la potencia de los modernos sistemas de soldadura láser de fibra puede superar los 100 kW [1]. Así que no se trata solo de potencia. El problema actualmente es el sistema de entrega del haz láser. Los cabezales de corte de fibra óptica con potencia de 1 a 6 kW no se enfrentan bien a la densidad de energía de los láseres de ultra alta potencia, y muchos fabricantes tienen problemas importantes con la durabilidad del cabezal a potencias superiores a 6 kW.
Por otro lado, los dispositivos que operan con potencia de 8, 10, 12 o 15 kW y garantizan la fiabilidad y el tiempo de operación necesarios para trabajar en plantas de producción solo pueden ser ofrecidos por aquellos fabricantes de láser de fibra que han invertido cantidades considerables en desarrollo e investigación, han optimizado los sistemas de entrega de haz de fibra óptica, y también han asegurado la ausencia de contaminación óptica. Sin embargo, sus máquinas son, por razones obvias, mucho más caras que los cortadores que operan a potencias más bajas.
Por esta razón, la mayoría de los sistemas disponibles en el mercado ofrecen potencias que van desde 1 hasta 6 kW.
Potencia del Láser y Tipo de Material
Al elegir un láser de fibra, su potencia debe adaptarse a la aplicación específica, es decir, determinar qué tipo de trabajo realizará y el tipo de material a procesar. Los cortadores láser pueden utilizarse para cortar, troquelar y grabar una amplia gama de materiales, como: metales, aluminio, vidrio, madera, plástico, acrílico y muchos otros.
Otro parámetro a considerar es - aparte del tamaño de la chapa metálica o pieza, que simplemente debe caber en el cortador - el grosor y tipo de material que se está cortando. Aquí se aplica la regla general de que cuanto más grueso y denso sea el material, mayor será la potencia láser necesaria para cortarlo.
El grosor del material es en realidad la única limitación para la tecnología láser - los láseres de fibra son inigualables cuando se trata de cortar materiales delgados. Desafortunadamente, para materiales con un grosor superior a 25 mm, se debe considerar otra tecnología o comprar una máquina con una potencia superior a 6 kW.
Como guía aproximada, se puede suponer que un cortador láser con una potencia de:
| Potencia láser | 1kW | 2kW | 3kW | 4kW | 6kW |
Permite cortar materiales con un grosor de:
| Acero dulce | 8mm | 12mm | 16mm | 20mm | 25mm |
| Acero inoxidable | 4mm | 6mm | 8mm | 10mm | 12 mm |
| Aluminio | 4mm | 6mm | 8mm | 12mm | 15mm |
Por supuesto, estos datos pueden diferir para soluciones específicas, y por esta razón, es mejor contactar al fabricante del cortador láser seleccionado antes de comprarlo.
Recordemos también que la potencia del láser afecta no solo al grosor del material que se corta y a la velocidad del proceso de corte. Los cortadores láser de alta potencia también ofrecen mejor calidad y repetibilidad del proceso de corte, y permiten ignorar pequeñas desviaciones en la estructura del material.
Finalmente, elegir un láser de fibra con potencia específica está asociado con otro aspecto básico, si no el más importante, de la empresa, que es la rentabilidad de la producción.
Costos de Producción
Al elegir un láser de alta potencia, obtenemos no solo mayor eficiencia sino también un aumento significativo en los costos de producción asociados con el alto precio del dispositivo en sí y el mayor costo de su operación - duplicar la potencia aumenta el costo de operación del láser entre un 20 y un 30 por ciento.
Sin embargo, estos costos pueden no ser tan significativos si la potencia adicional permite una reducción significativa en el proceso de corte y una mayor eficiencia, ya que todavía representan una fracción de los costos fijos, que incluyen, entre otros: salarios de operadores, costos de programación, costos de infraestructura, impuestos, depreciación de equipos (cuotas de leasing), envío, costos generales y administrativos, y por supuesto, costos de materia prima.
En la mayoría de las plantas de producción, estos gastos superan con creces el costo de operación del láser, porque, si bien los costos de compra de un cortador láser son altos, la situación cambia radicalmente cuando la máquina comienza a trabajar. Los costos del corte láser son relativamente bajos.
Al elegir un cortador láser, se debe optar por un dispositivo que satisfaga las necesidades de producción no solo en el presente sino también en un futuro próximo. Y debido a que la tecnología de corte láser se ha desarrollado muy rápidamente en los últimos años, es necesario no solo investigar la oferta del mercado y conocer las últimas soluciones, sino también discutir cualquier duda con especialistas. Este enfoque permitirá elegir el mejor dispositivo, evitar costos innecesarios y, lo que es más importante, aumentar la ventaja competitiva de la empresa.
Teniendo en cuenta la potencia del láser y la dinámica de la máquina, vale la pena recordar que una mayor potencia permite un corte más rápido, especialmente de materiales más gruesos, y una mayor dinámica de la máquina permite una mayor eficiencia de trabajo, especialmente en el caso de materiales más delgados. En cuanto a la carga y descarga de material, la producción no puede llevarse a cabo durante estas operaciones. Así que cuanto más rápidas sean, mejor.
Por lo tanto, al elegir un cortador de fibra, uno debe centrarse en los tres factores más importantes que afectan la eficiencia de un láser de fibra - potencia del láser, dinámica de la máquina y la velocidad de las operaciones de carga/descarga de material. Y la potencia del láser debe adaptarse adecuadamente a las aplicaciones y materiales procesados.
[1] https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-19-4667