Laserteho ja materiaalityyppi

Kuitulaserin leikkausprosessin katsominen on uskomaton kokemus, sillä leikkurit toimivat usein niin suurilla nopeuksilla, että ne muistuttavat enemmän tulostimia kuin metallinleikkauskoneita. Tämä on tullut mahdolliseksi, koska nykyaikaiset syöttöjärjestelmissä käytetyt teknologiset ratkaisut mahdollistavat leikkureiden liikkumisen nopeuksilla, jotka usein ylittävät 250 m/min.

Syöttönopeus itsessään ei kuitenkaan suoraan käänny laitteen tehokkuudeksi. Jälkimmäinen riippuu muista tekijöistä - esimerkiksi laserin tehosta. Jos se on liian alhainen, leikkausnopeus on yksinkertaisesti pieni. Toisaalta alhainen leikkurin dynamiikka estää nopean projektin toteuttamisen jopa korkealla laserteholla, ja manuaalinen levyn vaihto tarkoittaa, että tehokas ja nopea leikkuri on toimettomana odottaen seuraavia leikkausprosesseja.

Laserteho

Nykyisin saatavilla olevien kuitulaserien suurin teho on 15 kW, kun vielä muutama vuosi sitten se oli 6 kW. Tehotasot ovat erittäin korkeita ja näyttäisivät saavuttavan raja-arvoja. Puhtaasti teknologisesta näkökulmasta tällaista rajaa ei kuitenkaan ole - nykyaikaisten kuitulaserhitsausjärjestelmien teho voi ylittää 100 kW [1]. Kyse ei siis ole vain tehosta. Ongelmana on tällä hetkellä lasersäteen kuljetusjärjestelmä. Kuituoptiset leikkauspäät, joiden teho on 1-6 kW, eivät pärjää hyvin erittäin suuritehoisten laserien energiatiheydelle, ja monilla valmistajilla on suuria ongelmia pään kestävyyden kanssa, kun teho ylittää 6 kW.

Toisaalta laitteita, jotka toimivat 8, 10, 12 tai 15 kW:n teholla ja takaavat tuotantolaitoksissa työskentelyyn tarvittavan luotettavuuden ja käyttöajan, voivat tarjota vain ne kuitulaserivalmistajat, jotka ovat investoineet huomattavia summia kehitykseen ja tutkimukseen, optimoineet kuituoptiset säteenkuljetusjärjestelmät ja varmistaneet myös optisen kontaminaation puuttumisen. Heidän koneensa ovat kuitenkin ilmeisistä syistä paljon kalliimpia kuin pienemmillä tehoilla toimivat leikkurit.

Tästä syystä useimmat markkinoilla saatavilla olevat järjestelmät tarjoavat tehoja 1-6 kW.

Laserteho ja materiaalityyppi

Kuitulaseria valittaessa sen teho tulisi sovittaa tiettyyn sovellukseen, eli määrittää, millaista työtä sillä tehdään ja millaista materiaalia käsitellään. Laserleikkureita voidaan käyttää leikkaamiseen, stanssaamiseen ja kaivertamiseen monenlaisissa materiaaleissa, kuten: metallit, alumiini, lasi, puu, muovi, akryyli ja monet muut.

Toinen huomioitava parametri on - metallilevyn tai osan koon lisäksi, jonka on yksinkertaisesti mahduttava leikkuriin - leikattavan materiaalin paksuus ja tyyppi. Tässä pätee yleissääntö, että mitä paksumpi ja tiheämpi materiaali, sitä suurempi laserteho tarvitaan sen läpileikkaamiseen.

Materiaalin paksuus on itse asiassa ainoa rajoitus laserteknologialle - kuitulaserit ovat vertaansa vailla, kun kyse on ohuiden materiaalien leikkaamisesta. Valitettavasti yli 25 mm:n paksuisille materiaaleille tulisi harkita toista teknologiaa tai ostaa kone, jonka teho on yli 6 kW.

Karkeana ohjeena voidaan olettaa, että laserleikkuri, jonka teho on:

Mahdollistaa seuraavan paksuisten materiaalien leikkaamisen:

Tietenkin nämä tiedot voivat erota tietyissä ratkaisuissa, ja tästä syystä on parasta ottaa yhteyttä valitun laserleikkurin valmistajaan ennen sen ostamista.

Muistakaamme myös, että laserteho vaikuttaa paitsi leikattavan materiaalin paksuuteen ja leikkausprosessin nopeuteen. Suuritehoiset laserleikkurit tarjoavat myös paremman laadun ja leikkausprosessin toistettavuuden, ja ne mahdollistavat pienten materiaalirakenteen poikkeamien huomiotta jättämisen.

Lopuksi, tietyn tehoisen kuitulaserin valinta liittyy toiseen perustavanlaatuiseen, ellei tärkeimpään, yrityksen näkökohtaan, joka on tuotannon kannattavuus.

Tuotantokustannukset

Valitsemalla suuritehoisen laserin saamme paitsi korkeamman tehokkuuden myös merkittävän tuotantokustannusten nousun, joka liittyy itse laitteen korkeaan hintaan ja sen korkeampiin käyttökustannuksiin - tehon kaksinkertaistaminen lisää laserin käyttökustannuksia 20-30 prosenttia.

Nämä kustannukset eivät kuitenkaan välttämättä ole niin merkittäviä, jos lisäteho mahdollistaa leikkausprosessin merkittävän lyhentämisen ja tehokkuuden lisäämisen, sillä ne edustavat edelleen vain murto-osaa kiinteistä kustannuksista, joihin kuuluvat muun muassa: operaattorien palkat, ohjelmointikustannukset, infrastruktuurikustannukset, verot, laitteiden poistot (leasingmaksut), lähetys, yleiset ja hallinnolliset kustannukset sekä tietenkin raaka-ainekustannukset.

Useimmissa tuotantolaitoksissa nämä menot ylittävät reilusti laserin käyttökustannukset, koska vaikka laserleikkurin hankintakustannukset ovat korkeat, tilanne muuttuu radikaalisti, kun kone alkaa toimia. Laserleikkauksen kustannukset ovat suhteellisen alhaiset.

Laserleikkuria valittaessa tulisi valita laite, joka täyttää tuotantotarpeet paitsi nykyhetkellä myös lähitulevaisuudessa. Ja koska laserleikkausteknologia on kehittynyt erittäin nopeasti viime vuosina, on välttämätöntä paitsi tutkia markkinatarjontaa ja tutustua uusimpiin ratkaisuihin, myös keskustella mahdollisista epäilyistä asiantuntijoiden kanssa. Tällainen lähestymistapa mahdollistaa parhaan laitteen valinnan, tarpeettomien kustannusten välttämisen ja mikä tärkeämpää, yrityksen kilpailuedun lisäämisen.

Ottaen huomioon lasertehon ja koneen dynamiikan, on syytä muistaa, että korkeampi teho mahdollistaa nopeamman leikkauksen, erityisesti paksumpien materiaalien kohdalla, ja suurempi koneen dynamiikka mahdollistaa suuremman työtehokkuuden, erityisesti ohuempien materiaalien tapauksessa. Materiaalin lastauksen ja purkamisen osalta tuotantoa ei voida suorittaa näiden toimintojen aikana. Joten mitä nopeampia ne ovat, sitä parempi.

Siksi kuituleikkuria valittaessa tulisi keskittyä kolmeen tärkeimpään tekijään, jotka vaikuttavat kuitulaserin tehokkuuteen - laserteho, koneen dynamiikka ja materiaalin lastaus-/purkutoimintojen nopeus. Ja laserteho tulisi sovittaa asianmukaisesti sovelluksiin ja käsiteltäviin materiaaleihin.

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