Nei primi 1960s, lavorazione con raggio laser (LBM) è emerso poco dopo l'invenzione del laser. È arrivato come un miglioramento tecnologico per le applicazioni dei laser, che erano principalmente la marcatura e l'incisione. Questa invenzione ha dato il tono alla tecnologia del raggio laser nella lavorazione di materiali metallici e non metallici. Vorresti saperne di più sui suoi componenti e su come funziona? Questo articolo è la tua guida definitiva alla lavorazione con raggio laser.
Che cosa è la lavorazione con raggio laser?
LBM è un processo di lavorazione non convenzionale che utilizza un raggio laser altamente focalizzato per tagliare e rimuovere materiale da un pezzo in lavorazione. Questo metodo è noto per fornire alta precisione. taglio, foratura e incisione del materiale.
Ecco perché serve il settore energetico, aerospaziale, automobilistico, della ricerca e diversi settori in cui la lavorazione ad alta precisione è importante. Il processo LBM è controllato da avanzati controllo numerico del computer Sistemi (CNC) che garantiscono che il raggio laser segua esattamente il percorso desiderato e mantenga una qualità costante.
Come funziona la lavorazione con raggio laser?
La lavorazione con raggio laser è uno strumento efficace per la rimozione di materiale da un pezzo. È al servizio di diverse industrie manifatturiere di alto livello grazie al modo in cui ottimizza e i processi di lavorazione non tradizionali. Ma come funziona?
Generazione laser
Il processo di generazione laser comporta la produzione di un laser tramite un mezzo come CO2, fibra o materiali allo stato solido. Si verifica quando questo mezzo assorbe energia dall'elettricità e amplifica l'energia luminosa. Il processo è prevalente nei dispositivi a CO2 in cui una fornitura extra di energia eccita miscele gassose il cui prodotto finale è la luce laser.
Sebbene questo metodo non sia applicabile per la generazione di laser a fibra. Invece, il viene prodotto il laser tramite diodi e viene amplificato tramite fibra ottica.
Interazione materiale
Dopo la generazione laser, c'è una fase di interazione del materiale in cui le cose si fanno interessanti. Durante l'interazione del materiale con il raggio laser, si verifica un intenso riscaldamento che fonde, vaporizza o abla il materiale. Grazie all'interazione controllata del materiale, ingegneri di produzione, macchinisti, ricercatori e altri professionisti possono effettuare incisioni o tagli precisi.
Manipolazione del raggio
La manipolazione del raggio richiede l'uso di lenti e specchi per aiutare a dirigere e focalizzare il raggio laser da un operatore di macchina a raggio laser, assicurando che colpisca il pezzo in lavorazione in modo diretto e preciso con l'intensità desiderata.
Controllo del Processo
Il controllo di processo è meno meccanico e più computazionale grazie all'ausilio di sistemi informatici avanzati. Questa fase gestisce e impone la precisione e la ripetibilità dei processi durante la produzione.
Tipi di laser utilizzati nella lavorazione
Laser CO2
Questi laser vengono utilizzati per tagliare materiali non metallici come legno, plastica e vetro grazie alla loro elevata efficienza e potenza. Offrono una gamma di potenza da 1 kilowatt a 20 kilowatt, a seconda della potenza richiesta per tagliare, saldare o incidere. I laser CO2 servono a diversi casi d'uso e settori in cui materiali come vetro, metalli e plastica fanno parte del pezzo in lavorazione.
Laser a stato solido
I laser a stato solido utilizzano supporti di guadagno a stato solido come vetri o cristalli. Questi materiali sono combinati con ioni di metalli di transizione o persino terre rare per fornire l'energia in uscita desiderata. Sono in grado di generare potenze in uscita da 1 milliwatt a diversi kilowatt. Nelle versioni di potenza più elevata dei laser a stato solido, una potenza in uscita del fascio continuo può raggiungere migliaia di watt.
Laser a fibra
I laser a fibra sono considerati più avanzati nel settore del taglio laser. Questo diverso approccio al taglio si basa su banchi di diodi amplificati tramite una qualche forma di fibra ottica per generare luce laser. Sono relativamente più efficienti e facili da manutenere grazie a una lunghezza d'onda di circa 1070 nm.
Se cerchi lavorazioni di precisione per incisioni o tagli fini, questa potrebbe essere la scelta migliore. A seconda della scelta del produttore o dell'applicazione, i laser a fibra possono raggiungere livelli di potenza da 10 kW a 100 kW.
Laser liquidi
I laser liquidi vengono utilizzati nella lavorazione di materiali laser producendo luce laser grazie a lunghezze d'onda regolabili. Questo tipo di laser utilizza coloranti organici e le lunghezze d'onda regolabili rientrano in un'area specifica dello spettro elettromagnetico.
I laser liquidi trovano applicazione nella medicina laser e nella spettroscopia e possono fornire una potenza di uscita da 1 W a diversi kilowatt, a seconda della scelta del produttore o dell'applicazione.
Laser a semiconduttore
I laser a semiconduttore o a diodo sono laser che utilizzano piccoli chip come supporto attivo. Questi chip sono realizzati in materiali semiconduttori. Il laser a semiconduttore è in grado di emettere diversi kilowatt di potenza in uscita, anche fino a 50 mW. Questi laser sono richiesti per la registrazione di dischi ottici o applicazioni Blu-ray.
Materiali utilizzati per la lavorazione con raggio laser
La lavorazione a raggio gestisce diversi tipi di materiali e il raggio laser non fa eccezione. La sua adattabilità significa che è un must per una varietà di configurazioni di produzione che utilizzano più materiali di lavoro. Ecco i materiali utilizzati per la lavorazione a raggio laser:
Metalli
| Tipo di metallo | Museale | Usa il |
| Alluminio | Leggero, resistente | Automotive, aeronautica |
| Acciaio inossidabile | Durevole, resistente alla corrosione | Architettura, parti mediche |
| Rame | Conduttività Elettrica | Per componenti elettrici |
| Titanio | Ottimo rapporto resistenza/peso | Parti aerospaziali, impianti medici |
| Nichel | Resistente alla corrosione e alle alte temperature | Componenti del settore energetico |
| Ottone | Combinazione di zinco e rame | Idraulica, materiali decorativi |
Non metalli
| Tipo non metallico | Museale | Usa il |
| Legno (MDF) | Duro e fibroso | Progetti artistici e decorativi complessi |
| Vetro | Vetro sodico-calcico e borosilicato | Acquaforte e taglio, architettura |
| Ceramici | Resistenza alle alte temperature, fragile, duro | Incisione e taglio, elettrodomestici e mobili |
| Plastica | ABS, acrilico, policarbonato | Diverse applicazioni, tra cui l'elettronica, l'energia, l'automotive, ecc. |
| compositi | rinforzato con fibra di carbonio | Industria aerospaziale e automobilistica |
Materiali specializzati
| Tipo di materiale specializzato | Museale | Usa il |
| schiuma | poliuretano | Settore dell'e-commerce per l'isolamento e l'imballaggio. |
| Foto Vetro lavorabile | Lavorabile tramite componenti leggeri, in argento o in rame | La microfluidica si applica ai dispositivi sanitari, ai settori farmaceutico, alimentare e delle bevande, aerospaziale e dell'elaborazione chimica. |
| Tessile | Light | Uso industriale e della moda |
| Gomma | Gomma speciale, elastica | Guarnizioni e guarnizioni in diversi settori industriali |
Quali sono i componenti di un sistema di lavorazione a raggio laser?
Sono molti i componenti importanti che contribuiscono a rendere la macchina a raggio laser un sistema funzionante per il taglio, l'incisione e altri utilizzi.
Alimentazione di laboratorio
L'alimentatore è un componente cruciale della macchina. Fornisce la quantità adeguata di energia elettrica necessaria per alimentare la macchina e generare raggi laser.
Lampade Flash
Per produrre il tipo di calore necessario per la conversione in un fascio ad alta intensità, la lampada flash o ad arco è essenziale. Questa lampada è sormontata da gas che saranno convertiti in ioni. Questa conversione è necessaria per la generazione di energia sufficiente a fondere o vaporizzare i materiali.
Raggio di luce laser
La radiazione del fascio di luce laser focalizzata e controllata. Un processo di amplificazione ottica produce questo componente cruciale grazie alla coerenza della luce prodotta dalla focalizzazione sui materiali attivi.
Lenti
Le lenti aiutano il raggio a focalizzarsi sul materiale da lavorare per la massima precisione. La luce entra nella lente a diversi livelli. Entra come una lente di espansione o una lente di collimazione, mentre si allinea in modo parallelo. Il macchinista può regolare il raggio laser alla dimensione perfetta con la lente di espansione.
Condensatore
I condensatori sono un altro componente importante del processo di lavorazione del raggio laser. Caricano e rilasciano l'energia generata durante un processo chiamato flashing. Il condensatore funziona come un dispositivo di memoria caricato in modalità pulsata. Garantisce una carica e una scarica di energia efficaci e costanti.
Specchio riflettente
Questo componente è di tipo esterno o interno. Le opzioni interne sono necessarie per amplificare o mantenere i raggi laser generati. Proprio come le lenti, dirigono anche il raggio laser verso un pezzo da lavorare per la lavorazione.
pezzo
Il pezzo in lavorazione è considerato la parte più importante del sistema di lavorazione laser. Può essere non metallico o metallico quando si passa attraverso un processo che gestisce una varietà di tipi di materiali come plastica, parti in acciaio inossidabile, legno, titanio e altro ancora.
Quali sono i parametri chiave nella lavorazione con raggio laser?
Quando si tratta di lavorazione con raggio laser, ci sono alcuni fattori che incidono sul risultato finale, ovvero un buon risultato e un risultato eccellente.
Potenza del fascio
La potenza del raggio misura la quantità di calore laser diretto al pezzo in lavorazione. Questa misurazione è registrata in Watt. Ad esempio, 2000 W e oltre è l'intervallo di energia richiesto per materiali spessi come titanio e acciaio inossidabile. Mentre per materiali di medie dimensioni come la plastica, è necessario un intervallo di energia di circa 500 W a 2000 W.
Velocità di taglio
È importante capire la velocità più adatta per un materiale durante la lavorazione con raggio laser. Poiché la velocità di taglio influisce direttamente sulla qualità del taglio e sull'efficienza complessiva del processo di lavorazione.
Tolleranza
Il livello di tolleranza del sistema di lavorazione a raggio laser è un grande vantaggio per la sua durata in diverse applicazioni noiose. tolleranza Il livello può variare dalla tolleranza di fabbricazione generale alla produzione ad alta precisione e poi alla produzione ultra-precisa.
Finitura di superficie
Il sistema di lavorazione a raggio laser offre un'ottima finitura superficiale grazie alla precisione e alla versatilità nelle operazioni. Ciò riduce la necessità di ulteriori fasi di lavorazione.
Vantaggi della lavorazione con raggio laser
La lavorazione con raggio laser ha le massime valutazioni per velocità e sicurezza, ma quanti vantaggi puoi ottenere? Diamo un'occhiata ai numerosi vantaggi della lavorazione con raggio laser:
Precisione e accuratezza
Il taglio laser è in grado di raggiungere livelli di accuratezza e precisione elevati. Questa caratteristica è fantastica quando si lavora su progetti difficili. Tale precisione nel creare caratteristiche fini è molto utile per il settore della microingegneria. Microlavorazione laser viene utilizzato per ottenere una finitura superficiale estremamente precisa e accurata su un pezzo in lavorazione a livello microscopico.
Versatilità
La lavorazione con raggio laser è sufficientemente adattabile per servire una varietà di materiali, inclusi i non metalli come plastica, vetro o legno. Indipendentemente dalla densità o dallo spessore del materiale, la lavorazione con raggio laser mantiene il dinamismo operativo.
Processo senza contatto
La lavorazione a raggio laser è un processo senza contatto. Ciò significa semplicemente che il taglio, la sagomatura, la marcatura e l'incisione possono essere eseguiti su un pezzo senza alcuna interazione fisica o collisione delle parti di una macchina a raggio laser. Riduce il rischio di contaminazione quando viene utilizzata nella lavorazione alimentare e riduce al minimo l'usura meccanica delle parti della macchina.
Flessibilità di personalizzazione e progettazione
La lavorazione con raggio laser consente la fabbricazione di design complessi e intricati che possono essere difficili da realizzare con la lavorazione convenzionale. Tale libertà creativa per la personalizzazione e la flessibilità di progettazione significano che taglio laser la macchina creerà geometrie o incisioni uniche per diversi casi d'uso.
Efficienza energetica e sostenibilità
I sistemi laser beam sono efficienti dal punto di vista energetico grazie ai loro bassi livelli di consumo energetico. Questa unicità aiuta a produrre scarti minimi durante la produzione, rendendo LBM un processo di lavorazione rispettoso dell'ambiente.
Velocità
La lavorazione con raggio laser è un metodo di lavorazione molto veloce. Questa velocità rende possibile una produzione ad alto volume e bassi costi di produzione. Si spende meno tempo, denaro o manodopera nel processo.
Maggiore sicurezza ed ergonomia
Poiché la lavorazione con raggio laser è una tecnica non convenzionale in cui vengono utilizzati metodi senza contatto, non vi è alcuna possibilità di interagire con oggetti affilati o pesanti. Riduce il rischio di incidenti sul posto di lavoro.
Applicazioni di lavorazione con raggio laser per le industrie
L'efficienza e la precisione della macchina per il taglio a raggio laser sono adatte sia a scopi di basso che di alto livello nelle seguenti applicazioni.
Aeronautico
L'industria aerospaziale richiede lavorazioni laser accurate per costruire parti complesse di aerei o veicoli spaziali che rispettino le leggi dell'aerodinamica. Aiuta anche nella personalizzazione di apparecchiature spaziali e componenti di sistemi satellitari.
Architettura ed edilizia
In architettura e nell'edilizia/costruzione, le macchine per il taglio laser consentono ai professionisti di consegnare materiali edili tagliati con precisione, come vetro o acciaio. Materiali complessi tagliati finemente o prototipi aumentare l'attrattiva estetica degli edifici.
Automotive
Un'automobile è composta da così tante parti intricate e delicate che un processo di lavorazione con raggio laser può facilmente soddisfare. Alcune di queste parti sono esterne o interne e la loro fabbricazione aumenta l'efficienza del carburante per l'auto. Anche la carrozzeria e il telaio, i connettori della batteria EV traggono vantaggio da un raggio laser.
Lavorazione di microfori
La saldatura a raggio laser è ottima per un'ulteriore foratura di precisione di microfori e/o costruzioni di giunti leggeri. Questo è lo strumento di lavorazione ideale per sollecitazioni elevate componenti.
Produzione di lavorazioni macro
Nella produzione di lavorazione macro, un raggio laser ad alta potenza viene utilizzato per modificare, tagliare o dare forma a grandi caratteristiche su qualsiasi pezzo su cui si lavora. Le caratteristiche e le dimensioni create dalla produzione di lavorazione macro sono relativamente più grandi e richiedono più potenza rispetto a microlavorazione.
Elettronica
Nei processi ad alta precisione, il raggio laser viene utilizzato per costruire componenti per impianti di energia nucleare o per tagliare al laser condotte, ma anche per produrre componenti per turbine e pannelli solari.
Settore energetico
Il settore energetico globale richiede macchine a raggio laser in grado di tagliare o saldare circuiti stampati. Aiutano anche a incidere numeri di serie o ID su superfici delicate. componenti elettroniciAnche i produttori di computer, smartphone, tablet e circuiti stampati utilizzano il taglio di precisione e la perforazione laser dei raggi laser.
Ricerca e Sviluppo
La lavorazione a raggio laser è essenziale per la prototipazione e lo sviluppo di nuove tecnologie in vari settori. Alcuni componenti di laboratorio specializzati devono passare attraverso una macchina a raggio laser per controllo qualità al fine di accertarne l'idoneità all'uso commerciale.
Limitazioni della lavorazione con raggio laser
Nonostante i suoi numerosi vantaggi per diversi settori, questa tecnica presenta alcune limitazioni alla sua implementazione e al suo utilizzo prolungato. L'elevato costo iniziale è una delle sfide più paralizzanti per l'impostazione della lavorazione con raggio laser.
Tuttavia, questo costo elevato dipende da diversi fattori, tra cui l'approvvigionamento e l'installazione dei sistemi di controllo computerizzati, delle lenti, del pezzo in lavorazione o del condensatore.
Differenze tra lavorazione a raggio laser e lavorazione a raggio elettronico
Nel confronto tra macchine a raggio laser e a raggio di elettroni, i due fattori determinanti sono la loro applicazione e i principi operativi. La lavorazione a raggio laser comporta il taglio, l'incisione e la saldatura di pezzi lavorati utilizzando raggi laser. Mentre la lavorazione a fascio di elettroni processo utilizza l'elettricità per la lavorazione. La differenza più importante è nel modo in cui la lavorazione laser richiede energia luminosa concentrata per funzionare mentre un fascio di elettroni utilizza elettroni.
Conclusione
LBM è una tecnica rivoluzionaria che offre precisione, efficienza e versatilità senza pari in numerosi settori. Grazie ai continui miglioramenti della tecnologia laser, il processo sta diventando uno strumento indispensabile nella produzione moderna. Hai bisogno di un preventivo per iniziare con la lavorazione laser? Richiedilo in modo rapido e semplice. contattarci.