De ultieme gids voor laserstraalbewerking

Begin jaren zestig, kort na de uitvinding van de laser, ontstond laserstraalbewerking (LBM). Het was een technologische verbetering voor lasertoepassingen, die voornamelijk bestonden uit markeren en graveren. Deze uitvinding heeft de toon gezet voor laserstraaltechnologie bij de bewerking van metalen en niet-metalen materialen. Wilt u meer weten over de componenten en de werking ervan? Dit artikel is uw ultieme gids voor laserstraalbewerking.

Wat is laserbewerking?

LBM is een niet-conventioneel bewerkingsproces waarbij een sterk gefocusseerde laserstraal wordt gebruikt om materiaal van een werkstuk te snijden en te verwijderen. Deze methode staat bekend om de hoge precisie waarmee het materiaal kan worden gesneden, geboord en gegraveerd.

Daarom wordt het toegepast in de energiesector, de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, onderzoek en diverse andere industrieën waar uiterst nauwkeurige bewerkingen essentieel zijn. Het LBM-proces wordt aangestuurd door geavanceerde computergestuurde (CNC) systemen die ervoor zorgen dat de laserstraal precies het gewenste pad volgt en een constante kwaliteit behoudt.

Hoe werkt laserbewerking?

Laserstraalbewerking is een effectief hulpmiddel voor het verwijderen van materiaal van een werkstuk. Het wordt gebruikt door verschillende hoogwaardige productie-industrieën dankzij de manier waarop het niet-traditionele bewerkingsprocessen optimaliseert. Maar hoe werkt het?

Laser generatie

Het lasergeneratieproces omvat de productie van een laser via een medium zoals CO2, vezel of vaste-stofmaterialen. Het vindt plaats wanneer dit medium energie uit elektriciteit absorbeert en de lichtenergie versterkt. Het proces is gangbaar in CO2-apparaten waarbij extra energietoevoer gasmengsels exciteert waarvan het eindproduct laserlicht is. 

Hoewel deze methode niet geschikt is voor het genereren van vezellasers. In plaats daarvan wordt de laser opgewekt door diodes en versterkt via glasvezels.

Materiële interactie

Na de lasergeneratie is er een fase van materiaalinteractie waarin het interessant wordt. Tijdens de materiaalinteractie met de laserstraal vindt er een intense verhitting plaats die het materiaal smelt, verdampt of ablateert. Dankzij gecontroleerde materiaalinteractie kunnen productietechnici, machinisten, onderzoekers en andere professionals nauwkeurige gravures of sneden uitvoeren.

Balkmanipulatie

Bij laserstraalmanipulatie worden lenzen en spiegels gebruikt om de laserstraal van de laseroperator te richten en te focussen , zodat deze het werkstuk direct en nauwkeurig met de gewenste intensiteit raakt.

procescontrole en

De procescontrole is minder mechanisch en meer computationeel dankzij de hulp van geavanceerde computersystemen. Deze fase beheert en handhaaft de precisie en herhaalbaarheid van processen tijdens de productie.

Soorten lasers die worden gebruikt bij het bewerken

CO2-lasers

Deze lasers worden gebruikt voor het snijden van niet-metalen materialen zoals hout, kunststoffen en glas vanwege hun hoge efficiëntie en vermogen. Ze bieden een vermogensbereik van 1 kilowatt tot 20 kilowatt, afhankelijk van het vermogen dat nodig is om te snijden, lassen of graveren. CO2-lasers dienen verschillende use cases en industrieën waar materialen zoals glas, metalen en kunststoffen deel uitmaken van het te bewerken werkstuk. 

Vastestoflasers

Vastestoflasers maken gebruik van vastestofversterkingsmedia zoals glas of kristallen. Deze materialen worden gecombineerd met overgangsmetaalionen of zelfs zeldzame aarde om de gewenste energie-output te geven. Ze zijn in staat om outputvermogens te genereren van 1 milliwatt tot meerdere kilowatts. In versies van vastestoflasers met een hoger vermogen kan een continue bundeloutput duizenden watts bereiken.

Vezellasers

Fiberlasers worden als geavanceerder beschouwd in de lasersnij-industrie. Deze andere aanpak van snijden is afhankelijk van diodebanken die worden versterkt via een vorm van glasvezel om laserlicht te genereren. Ze zijn relatief efficiënter en eenvoudig te onderhouden dankzij een golflengte van ongeveer 1070 nm. 

Als u op zoek bent naar precisiebewerking voor graveren of fijn snijden, is dit wellicht een goede optie. Afhankelijk van de keuze van de fabrikant of de toepassing kunnen fiberlasers vermogensniveaus bereiken van 10 kW tot 100 kW.

Vloeibare lasers

Vloeistoflasers worden gebruikt bij het bewerken van lasermaterialen door laserlicht te produceren dankzij instelbare golflengtes. Dit type laser gebruikt organische kleurstoffen en de instelbare golflengtes vallen binnen een specifiek gebied op het elektromagnetische spectrum. 

Vloeistoflasers worden toegepast in lasergeneeskunde en spectroscopie en kunnen een vermogen leveren van 1 W tot enkele kilowatts, afhankelijk van de fabrikant of de toepassing.

Halfgeleider lasers

Halfgeleider- of diodelasers zijn lasers die kleine chips gebruiken als hun actieve media. Deze chips zijn gemaakt van halfgeleidende materialen. De halfgeleiderlaser kan meerdere kilowatts aan vermogen afgeven, zelfs tot 50 mW. Deze lasers zijn gewenst voor optische schijfopnames of Blu-ray-toepassingen.

Materialen die gebruikt worden voor laserstraalbewerking

Beam machining kan verschillende soorten materialen aan en de laserstraal is daarop geen uitzondering. De aanpasbaarheid betekent dat het een must-have is voor verschillende productie-opstellingen die meerdere werkmaterialen gebruiken. Dit zijn de materialen die worden gebruikt voor laserbeam machining:

Metalen

Niet-metalen

Gespecialiseerde materialen

Wat zijn de componenten van een laserstraalbewerkingssysteem?

Er zijn veel belangrijke onderdelen nodig om van de laserstraalmachine een functioneel systeem te maken voor snijden, graveren en andere toepassingen. 

Laboratoriumvoedingen

De voeding is een cruciaal onderdeel van de machine. Het levert de juiste hoeveelheid elektrische energie die nodig is om de machine van stroom te voorzien en laserstralen te genereren. 

Flitslampen

Om het soort hitte te produceren dat nodig is voor omzetting in een hoge-intensiteitsbundel, is de flits- of booglamp van vitaal belang. Deze lamp is bedekt met gassen die worden omgezet in ionen. Deze omzetting is nodig voor de opwekking van voldoende energie om de materialen te smelten of te verdampen. 

Laserlichtstraal

De laserlichtbundelstraling die wordt gefocust en gecontroleerd. Een optisch versterkingsproces produceert dit zeer cruciale onderdeel dankzij de coherentie van licht dat wordt geproduceerd door te focussen op actieve materialen.

Objectieven

De lenzen helpen de straal te focussen op het te bewerken materiaal voor de beste precisie. Het licht komt op verschillende niveaus de lens binnen. Het komt binnen als een expanderende lens of een collimerende lens, terwijl het op een parallelle manier wordt uitgelijnd. De machinist kan de laserstraal aanpassen aan de perfecte grootte met de expanderende lens.

Condensator

Condensatoren zijn een ander belangrijk onderdeel van het laserstraalbewerkingsproces. Ze laden de gegenereerde energie op en geven deze weer af tijdens een proces dat flashing wordt genoemd. De condensator functioneert als een geladen geheugenapparaat in een gepulseerde modus. Het zorgt voor een effectieve en consistente lading en ontlading van energie.

Reflecterende spiegel

Dit onderdeel is ofwel het externe of het interne type. De interne opties zijn nodig om de gegenereerde laserstralen te versterken of te behouden. Net als de lenzen richten ze de laserstraal ook op een werkstuk voor bewerking.

werkstuk

Het werkstuk wordt beschouwd als het belangrijkste onderdeel van het laserbewerkingssysteem. Het kan zowel metaalachtig als niet-metaalachtig zijn en is geschikt voor diverse materiaalsoorten zoals kunststof, roestvrijstalen onderdelen , hout, titanium en meer.

Wat zijn de belangrijkste parameters bij laserbewerking?

Als het gaat om laserbewerking, zijn er bepaalde factoren die een goed resultaat en een geweldig resultaat in de weg staan. 

Straalvermogen 

Het straalvermogen meet de hoeveelheid laserwarmte die op het werkstuk wordt gericht. Deze meting wordt vastgelegd in Watt. Bijvoorbeeld, 2000W en hoger is het energiebereik dat nodig is voor dikke materialen zoals titanium en roestvrij staal. Terwijl voor middelgroot materiaal zoals plastic een energiebereik van ongeveer 500W tot 2000W nodig is.

snijsnelheid

Het is belangrijk om de snelheidsgraad te begrijpen die het meest geschikt is voor een materiaal tijdens de laserstraalbewerking. Omdat de snijsnelheid direct van invloed is op de kwaliteit van de snede en de algehele efficiëntie van het bewerkingsproces.

Tolerantie

De hoge tolerantie van het laserstraalbewerkingssysteem is een groot voordeel voor de duurzaamheid ervan bij uiteenlopende, veeleisende toepassingen. De tolerantie kan variëren van algemene productietoleranties tot zeer nauwkeurige en zelfs ultranauwkeurige productie.

Oppervlaktebehandeling

Het laserstraalbewerkingssysteem biedt een geweldige oppervlakteafwerking dankzij nauwkeurigheid en veelzijdigheid in bewerkingen. Dit verlaagt de behoefte aan extra verwerkingsstappen.

Voordelen van laserstraalbewerking

Laserstraalbewerking heeft de hoogste beoordelingen voor snelheid en veiligheid, maar hoeveel voordeel kunt u behalen? Laten we eens kijken naar de vele voordelen van LBM:

Precisie en nauwkeurigheid

Lasersnijden biedt een hoge mate van nauwkeurigheid en precisie. Deze eigenschap is zeer geschikt voor het bewerken van complexe ontwerpen. Dergelijke precisie bij het creëren van fijne details komt de micro-engineeringindustrie goed van pas. Lasermicromachining wordt gebruikt om een ​​uiterst precieze en nauwkeurige oppervlakteafwerking op een werkstuk te realiseren op microscopisch niveau.

Veelzijdigheid

Laserstraalbewerking is aanpasbaar genoeg om een ​​verscheidenheid aan materialen te bedienen, waaronder niet-metalen zoals kunststoffen, glas of hout. Ongeacht de dichtheid of dikte van het materiaal, behoudt laserstraalbewerking operationele dynamiek.

Contactloos proces

Laserstraalbewerking is een contactloos proces. Dit betekent simpelweg dat snijden, vormen, markeren en graveren kan worden uitgevoerd op een werkstuk zonder enige fysieke interactie of botsing van de onderdelen van een laserstraalmachine. Het vermindert het risico op besmetting bij gebruik in voedselverwerking en minimaliseert ook mechanische slijtage van machineonderdelen.

Aanpassing en ontwerpflexibiliteit

Laserbewerking maakt de productie mogelijk van complexe en gedetailleerde ontwerpen die met conventionele bewerkingstechnieken moeilijk te realiseren zijn. Deze creatieve vrijheid voor maatwerk en ontwerpflexibiliteit betekent dat de lasersnijmachine unieke geometrieën of gravures kan creëren voor diverse toepassingen.

Energie-efficiëntie en duurzaamheid

Laserstraalsystemen zijn energiezuinig vanwege hun lagere energieverbruik. Deze uniciteit zorgt voor minimale afvalproductie tijdens de productie, waardoor LBM een milieuvriendelijk bewerkingsproces is.

Snelheid

Laserstraalbewerking is een zeer snelle methode van bewerken. Deze snelheid maakt productie in grote volumes en lage productiekosten mogelijk. U besteedt minder tijd, geld of arbeid aan het proces.

Verbeterde veiligheid en ergonomie

Omdat laserstraalbewerking een niet-conventionele techniek is waarbij contactloze methoden worden gebruikt, is er geen kans op interactie met scherpe of zware objecten. Het vermindert het risico op ongevallen op de werkplek.

Toepassingen van laserstraalbewerking voor de industrie

De efficiëntie en precisie van de lasersnijmachine dienen zowel laag- als hoogstaande doeleinden in de onderstaande toepassingen.

LUCHT- EN RUIMTEVAART

De lucht- en ruimtevaartindustrie vereist nauwkeurige laserbewerking om complexe lucht- of ruimtevaartuigonderdelen te bouwen die voldoen aan de wetten van de aerodynamica. Het helpt ook bij het aanpassen van ruimteapparatuur en satellietsysteemcomponenten. 

Architectuur en bouwen

In de architectuur en de bouwsector maken lasersnijmachines het voor professionals mogelijk om bouwmaterialen zoals glas of staal nauwkeurig te snijden. Nauwkeurig gesneden complexe materialen of prototypes verhogen de esthetische waarde van gebouwen.

Automobielsector

Er gaan zoveel ingewikkelde en delicate onderdelen in een auto dat een laserstraalbewerkingsproces er gemakkelijk op inspeelt. Sommige van deze onderdelen zijn extern of intern en hun fabricage verhoogt de brandstofefficiëntie van de auto. Carrosserie en chassis, EV-batterijconnectoren profiteren ook van een laserstraal.

Microgatbewerking

Laserlassen is uitermate geschikt voor het nauwkeurig boren van microgaatjes en/of het vervaardigen van lichtgewicht verbindingen. Het is het ideale bewerkingsgereedschap voor componenten die aan hoge spanningen worden blootgesteld.

Macrobewerkingsproductie

Bij macrobewerking wordt een krachtige laserstraal gebruikt om grote onderdelen van het werkstuk te bewerken, te snijden of vorm te geven. De onderdelen en afmetingen die met macrobewerking worden gecreëerd, zijn relatief groter en vereisen meer vermogen dan bij microbewerking.

Elektronica

Bij zeer nauwkeurige processen wordt de laserstraal gebruikt voor het bouwen van onderdelen voor kerncentrales of het lasersnijden van pijpleidingen. Ook wordt de laser gebruikt voor de productie van turbine- en zonnepaneelcomponenten.

Energiesector

De wereldwijde energiesector heeft een grote vraag naar lasermachines die printplaten kunnen snijden of lassen. Ze worden ook gebruikt om serie- of identificatienummers op delicate elektronische componenten te etsen . Fabrikanten van computers, smartphones, tablets en printplaten maken eveneens gebruik van de precisiesnij- en boormogelijkheden van laserstralen.

Research and Development

Laserbewerking is essentieel voor het prototypen en ontwikkelen van nieuwe technologieën in diverse industrieën. Sommige gespecialiseerde laboratoriumonderdelen moeten een laserbewerking ondergaan voor kwaliteitscontrole , om te garanderen dat ze geschikt zijn voor commercieel gebruik.

Beperkingen van laserstraalbewerking

Ondanks de vele voordelen voor verschillende industrieën, kent deze techniek enkele beperkingen wat betreft de implementatie en het langdurige gebruik. De hoge initiële kosten vormen een van de meest verlammende uitdagingen bij het opzetten van de laserstraalbewerking. 

Deze hoge kosten zijn echter afhankelijk van meerdere factoren, waaronder de aanschaf en installatie van computerbesturingssystemen, lenzen, werkstukken of condensatoren.

Verschillen tussen laserstraalbewerking en elektronenstraalbewerking

Bij het vergelijken van laserstraal- en elektronenstraalmachines zijn de twee bepalende factoren hun toepassing en werkingsprincipe. Laserstraalbewerking omvat het snijden, graveren en lassen van werkstukken met behulp van laserstralen. Elektronenstraalbewerking daarentegen maakt gebruik van elektriciteit voor de bewerking. Het belangrijkste verschil is dat laserbewerking geconcentreerde lichtenergie vereist om te functioneren, terwijl een elektronenstraal elektronen gebruikt.

Conclusie

LBM is een revolutionaire techniek die ongeëvenaarde precisie, efficiëntie en veelzijdigheid biedt in talloze industrieën. Dankzij continue verbeteringen in lasertechnologie wordt dit proces een onmisbaar hulpmiddel in de moderne productie. Wilt u een offerte om aan de slag te gaan met laserbewerking? Vraag snel en eenvoudig een offerte aan door contact met ons op te nemen.