Prihodnost tehnologije laserskega rezanja kovinskih listov
Lasersko rezanje se je prav tako spremenilo v zadnjih nekaj desetletjih. Najprej so bili CO2 laserji. Ti so vladali nekaj desetletij, dokler novinec ni vstopil na sceno v obliki vlakenskih laserjev.
Tako CO2 laserji kot tudi laserski laserji imajo svoje prednosti in slabosti - CO2 se pogosto obravnava kot univerzalni laser, včasih pa primanjkuje hitrosti, medtem ko so vlakna na splošno hitrejša, vendar se pri rezanju debelejših materialov dotikajo ovire. Šele pred kratkim je industrija videla vlaknene laserje, ki so začeli dojemati CO2 glede na debelino materiala (glej naš članek iz marca 2014, „Naslednji preskok v laserskem rezanju z vlakni“).
Zdaj pa proizvajalci originalne opreme delajo v smeri naslednje generacije sistemov za lasersko rezanje z uporabo novega tipa laserja, imenovanega direktni diodni laser. Trenutno je na voljo le en laserski diodni laser, ki je dejansko sposoben rezati jeklo. Za zdaj se večina diodnih laserskih sistemov uporablja v operacijah, kot so toplotna obdelava in oblaganje.
Glede na Coherent, HighLight 10000D, del linije Highlight D-serije laserskih virov z direktnimi diodami, zagotavlja do 10 kW moči neposredne diode pri 975 nm.
Na vprašanje, kaj natančno so diodni laserji, je Frank Gaebler, višji vodja marketinga izdelkov za CO2 laserje pri Coherent, Inc. povedal: »Verjetno imate enega, ki sedi v nekaj metrih od vas, če imate računalnik s CD, DVD ali Blu-Ray predvajalnikom.
"To je polprevodniška naprava, ki pod pravimi pogoji oddaja lasersko svetlobo, namesto neskladne svetlobe, kakršna je LED, kar pomeni, da se lahko osredotoči na veliko strožje mesto."
Gaebler nadaljuje z besedami, da je neposredni diodni laser zelo električno učinkovit.
»Za količino električne energije, ki jo vstavite, dobite precej optične moči,« pojasnjuje. "To je v nasprotju z večino drugih vrst laserjev, kjer lahko dobite le nekaj odstotkov učinkovitosti pretvorbe - veliko energije vložite in dobite precej majhno količino svetlobe."
To ohišje je bilo varjeno z direktnim diodnim laserjem.
Tracey Ryba, produktni vodja za laserje pri TRUMPF North America, pojasnjuje, zakaj so diodni laserji tako različni.
»Ne glede na to, katera laserska tehnologija govorite, imajo enake tri komponente: aktivni medij, vzbujanje in optično votlino,« pravi. »V zadnjih desetih letih so bile diode uporabljene za črpanje optičnega ali diskovnega laserja, vendar se je tehnologija spremenila, zato smo videli, kako se je v tehnologiji žarka pojavila eksplozija diode ali svetlost diode. To se je dramatično izboljšalo, tako da smo zdaj sposobni dejansko vzeti te črpalke in jih združiti v vlakna. Tako ne boste več aktivno črpali medija.
»S CO2 uporabljate elektriko za črpanje plina; z vlakni in diskom uporabljate diode za črpanje; in zdaj lahko dejansko vzamemo tisto diodo, ki je črpala te medije, vzamemo samo diodno svetlobo in jo združimo neposredno v vlakno in jo dostavimo v obdelovalni kos. To je pravzaprav tisto, kar je bila evolucija tehnologije diode v zadnjih petih ali sedmih letih; spremenila je pokrajino. ”Z drugimi besedami, direktni diodni laserji so odrezali posrednika in s tem nudijo veliko višje stopnje učinkovitosti.
»Če iščete CO2 laserje, ponujajo približno 10-odstotno učinkovitost zidnih vtičnic,« pravi Ryba. »Fižni in diskasti laserji so približno 30-odstotno učinkovita energija za sežiganje na steno, medtem ko so diodni laserji trenutno približno 40-odstotno učinkoviti in verjetno se bodo približali 50 odstotkom v prihodnjih letih. Z diodnimi laserji v bistvu odstranjujete dele laserja in pravzaprav uporabljate samo del črpalke, zato postane zelo učinkovit proces. «
Poleg povečane učinkovitosti zidnega vtiča, Gaebler tudi poudarja, da diodni laserji proizvajajo manj toplote. »V nasprotju s tem, da morate s CO2 laserji imeti vodo in hlajenje, hladilni aparati pa so večji in kompleksnejši od samega laserja, ker morate odstraniti vso to toploto - to je vročina, ki nastane zaradi neučinkovitosti pretvorbo iz elektrike v svetlobo. "
V skladu s TRUMPF, TruDiode 6006 zagotavlja 6000 W moči pri valovni dolžini 920-1040 nm in je zasnovan za lasersko spajkanje, globinsko penetracijsko varjenje, toplotno prevodno varjenje in lasersko varjenje plastike.
Trenutno so glavne aplikacije direktnih diodnih laserjev toplotna obdelava in oblaganje, pri obeh teh procesih pa so izjemno koristni direktni diodni laserji. Zaradi svojih edinstvenih lastnosti omogočajo uporabnikom, da selektivno segrejejo material, s katerim delajo.
Gaebler daje primer toplotne obdelave. »S tem laserskim žarkom lahko ogrevate zobnik, rob orodja ali kaj podobnega, in segreje samo prvih nekaj mikronov, zlasti zato, ker se absorbira razmeroma dobro. Ne izkrivljate dela, druga stvar pa je, da ga tako selektivno segrejete, takoj ko izklopite laser, ga zrak na splošno ugasne. Na splošno ne potrebujete nobene aktivne gašenja. Izločili ste vse te dodatne korake. Razstreljen je z laserjem, strdi se točno tisto mesto, ki ga želite, in nič drugega, in razcvet, končali ste. Na splošno je potrebna le minimalna obdelava ali pa nobena od njih ni potrebna. To je velika prednost.
Glede na vse prednosti diodnih laserjev se lahko sprašujemo, zakaj se še ne uporabljajo za rezanje pločevine. Odgovor je, da v skoraj vseh primerih direktni diodni laserji ne morejo ustvariti svetlosti, ki je potrebna za rezanje.
»Vsi delajo na tem kot končni cilj. Ne samo TRUMPF, ampak vsa podjetja, «pravi Ryba. »To že lahko naredimo v laboratorijskem okolju, tako da je to zdaj samo do industrijske ravni. Tehnologija se je izboljšala pri pridobivanju večje svetilnosti iz diod. Tehnologija se vsako leto spreminja in ko se bo tehnologija razvijala, jo bomo prinesli na trg. «
Ryba napoveduje, da bi lahko trgovine za delo v naslednjih petih letih videle neposredne diode, ki so sposobni rezati jeklo na trgu. Morda se bo celo zgodilo precej prej, toda v vsakem primeru bodo naslednja leta zelo zanimiva za tehnologijo laserskega rezanja, krajina pa bo kmalu revolucionirana.
