Współczesny przemysł, szybko zmieniający się pod wpływem rosnących wymagań rynku i postępu technologicznego, stale szuka metod produkcji łączących dokładność, wydajność i niskie koszty. Na tym tle laserowe cięcie metali wyróżnia się jako technologia, która nie tylko spełnia te potrzeby, ale wręcz wyznacza dla nich nowe standardy.
Czym właściwie jest laserowe cięcie metali i dlaczego stało się tak powszechne w wielu branżach? To nowoczesna metoda obróbki, w której silnie skupiona wiązka światła laserowego przecina różne metale z bardzo dużą precyzją, dając wysoką jakość i szybkość pracy. Dzięki temu firmy takie jak Budexpert, oferujące laserowe cięcie metali, są ważnymi partnerami przy realizacji nowatorskich projektów.
Technologia cięcia laserowego, choć w skali przemysłowej używana od stosunkowo niedawna, całkowicie zmieniła podejście do obróbki materiałów. Jej uniwersalność i możliwość wykonywania bardzo skomplikowanych kształtów z ogromną dokładnością sprawiają, że jest niezastąpiona przy produkcji precyzyjnych elementów, ale też przy produkcji seryjnej. W dalszej części artykułu omówimy zasady działania tej technologii, rodzaje używanych laserów, a także liczne korzyści i zastosowania, które sprawiają, że stała się ona jednym z filarów nowoczesnego przemysłu.
Czym jest laserowe cięcie metali?
Cięcie laserem to zaawansowana technologia, która w ostatnich dekadach mocno wpłynęła na rozwój przemysłu wytwórczego. Polega na użyciu skupionej wiązki światła laserowego do dokładnego przecinania materiałów, w tym szerokiej gamy metali.
Charakterystyczne dla tej metody jest to, że narzędzie nie dotyka fizycznie materiału, a jednocześnie pozwala osiągać bardzo wysoką dokładność, trudną do uzyskania przy użyciu tradycyjnych sposobów obróbki.
Wiązka laserowa, będąca głównym elementem procesu, jest wytwarzana w specjalnym urządzeniu, a następnie dokładnie prowadzona i skupiana na bardzo małej powierzchni obrabianego materiału. Tak duże nagromadzenie energii powoduje miejscowe nagrzanie, stopienie, odparowanie lub spalenie metalu, zależnie od jego rodzaju i grubości.
Powstała krawędź cięcia jest czysta i dokładna, często bez potrzeby dodatkowego szlifowania czy obróbki wykończeniowej. Dzięki temu ogranicza się ryzyko uszkodzeń, odkształceń i zarysowań, co ma duże znaczenie przy obróbce cienkich lub wrażliwych elementów.
Aby uzyskać optymalną jakość cięcia, warto zwrócić uwagę na profesjonalne usługi, które oferuje BudExpert, specjalizujące się w nowoczesnych technologiach cięcia.
Zasada działania urządzeń laserowych do cięcia metalu
Działanie urządzeń do cięcia laserowego metalu opiera się na właściwościach światła i jego oddziaływaniu z materiałem. W uproszczeniu, skupiony strumień fotonów powstaje w rezonatorze laserowym. Następnie system luster i soczewek kieruje go i ogniskuje dokładnie na powierzchni obrabianego metalu. Energia wiązki jest tak duża, że bardzo szybko podnosi temperaturę materiału do punktu topnienia lub parowania.
Ważnym elementem jest także gaz pomocniczy, np. tlen, azot lub sprężone powietrze, który jest kierowany w miejsce cięcia. Jego rolą jest wydmuchanie roztopionego lub odparowanego materiału z powstałej szczeliny. Dzięki temu metal nie zastyga ponownie w miejscu cięcia, a krawędź pozostaje gładka i równa. Całym procesem steruje komputer (CNC), co zapewnia wysoką powtarzalność pracy i możliwość realizacji bardzo skomplikowanych kształtów oraz wzorów.
; Przykładowy G-code dla wycięcia kwadratu 50×50 mm
G21 ; Ustawienie jednostek na milimetry
G90 ; Pozycjonowanie absolutne
G00 X10 Y10 F3000 ; Szybki ruch do punktu startowego (lewy dolny róg)
M03 ; Włączenie lasera (moc zdefiniowana w ustawieniach)
G01 X60 Y10 F1500 ; Cięcie pierwszej krawędzi wzdłuż osi X
G01 X60 Y60 ; Cięcie drugiej krawędzi wzdłuż osi Y
G01 X10 Y60 ; Cięcie trzeciej krawędzi wzdłuż osi X
G01 X10 Y10 ; Zamknięcie kształtu, powrót do startu
M05 ; Wyłączenie lasera
G00 X0 Y0 ; Powrót do pozycji domowej
Rodzaje technologii laserowej stosowane w cięciu metali
W dzisiejszym przemyśle do cięcia metali stosuje się kilka głównych typów laserów, z których każdy ma swoje charakterystyczne cechy i obszary zastosowań. Najczęściej używa się laserów CO2 oraz laserów światłowodowych (Fiber), choć istnieją też inne, bardziej specjalistyczne rozwiązania.
Wybór odpowiedniego lasera zależy między innymi od rodzaju i grubości metalu, wymaganej dokładności, szybkości cięcia oraz kosztów użytkowania.
Lasery CO2, choć są technologią starszą, nadal dobrze sprawdzają się szczególnie przy cięciu grubszych blach oraz niektórych materiałów niemetalowych. Lasery światłowodowe, będące nowszym rozwiązaniem, zyskują coraz większą popularność dzięki wysokiej wydajności, mniejszemu zużyciu energii i bardzo dobrej jakości cięcia cienkich blach oraz metali szlachetnych.
Rozwój laserów wciąż postępuje, a producenci wprowadzają kolejne udoskonalenia, które zwiększają możliwości i ekonomiczność pracy maszyn.
Typy laserów wykorzystywane do cięcia metali
Dobór odpowiedniego rodzaju lasera ma duże znaczenie dla jakości i opłacalności procesu cięcia metalu. Na rynku dominują dwa główne typy urządzeń: lasery światłowodowe (Fiber) oraz lasery CO2, choć dostępne są także inne, nowatorskie rozwiązania, np. lasery dyskowe. Każdy z tych typów ma swoje mocne strony, które sprawiają, że lepiej nadaje się do określonych zastosowań i grup materiałów.
Znajomość różnic między tymi technologiami pozwala dobrze dobrać maszynę do potrzeb produkcji. Przekłada się to na oszczędność czasu, materiału i energii. Poniżej przedstawiamy najważniejsze informacje o poszczególnych rodzajach laserów i ich roli we współczesnym przemyśle.
Lasery światłowodowe
Lasery światłowodowe, nazywane też laserami Fiber, to obecnie najnowocześniejsza i najszybciej rozwijająca się technologia cięcia laserowego metali. Popularność zawdzięczają wielu zaletom, które sprawiają, że są bardzo wydajne i opłacalne w eksploatacji. Przede wszystkim zapewniają wysoką dokładność i powtarzalność, co ma szczególne znaczenie przy produkcji delikatnych i złożonych elementów.
Świetnie sprawdzają się przy cięciu cienkich blach, stali nierdzewnej, aluminium, miedzi, mosiądzu oraz metali szlachetnych. W laserach światłowodowych wiązka powstaje w światłowodzie, dzięki czemu jest bardzo stabilna i ma małą średnicę. Daje to bardzo wąską szczelinę cięcia i gładkie krawędzie. Dodatkowo lasery Fiber zużywają mniej energii niż inne typy laserów, co obniża koszty pracy.
Prostsza konstrukcja i wyższa sprawność energetyczna wpłynęły na spadek kosztów cięcia, czyniąc tę technologię dostępną dla większej liczby firm. Przykładem zaawansowanych laserów światłowodowych są maszyny Eagle, które potrafią ciąć stal niestopową o grubości nawet 40-50 mm, wykorzystując lasery o mocy 30 kW.
Lasery CO2
Lasery CO2 to rozwiązanie znane od wielu lat, które przez długi czas było standardem w przemyśle cięcia laserowego. Choć w ostatnich latach częściej wybiera się lasery światłowodowe, urządzenia CO2 wciąż są używane w określonych zastosowaniach. Są bardzo uniwersalne, ponieważ mogą ciąć nie tylko metal, ale także drewno, tworzywa sztuczne, tkaniny czy ceramikę.
Ich dużą zaletą jest możliwość skutecznego cięcia grubszych blach, co jest ważne dla zakładów obrabiających materiały o większych przekrojach. Jednocześnie lasery CO2 mają mniejszą sprawność energetyczną niż lasery Fiber, co powoduje wyższe koszty użytkowania. W przeszłości wysoka cena i niższa sprawność ograniczały ich użycie głównie do specyficznych zadań, w których wykrojniki były zbyt drogie lub mało opłacalne. Mimo to w wielu zakładach są nadal cenionym narzędziem, oferującym stabilne i sprawdzone rozwiązanie.
Lasery dyskowe i inne specjalistyczne rozwiązania
Obok szeroko stosowanych laserów światłowodowych i CO2 dostępne są również inne, bardziej wyspecjalizowane technologie, takie jak lasery dyskowe. Choć rzadziej używane przy masowym cięciu metali, mają one szczególne właściwości przydatne w konkretnych dziedzinach.
Lasery dyskowe, podobnie jak lasery światłowodowe, należą do grupy laserów ciała stałego. Charakteryzują się dobrą jakością wiązki oraz wysoką sprawnością. Często stosuje się je tam, gdzie potrzebna jest duża moc i wysoka precyzja, na przykład przy spawaniu laserowym czy obróbce materiałów dobrze przewodzących ciepło.
Równolegle rozwijane są kolejne typy laserów, m.in. lasery impulsowe (mili-, nano-, femto-, pikosekundowe). Używa się ich przy mikroobróbce, znakowaniu oraz obróbce powierzchni, co otwiera przed przemysłem nowe możliwości zastosowań.
Zalety laserowego cięcia metali dla przemysłu
Laserowe cięcie metali stało się w ostatnich latach ważnym elementem nowoczesnej produkcji. Liczne zalety tej technologii sprawiają, że chętnie korzystają z niej firmy chcące usprawnić procesy, podnieść jakość wyrobów i obniżyć koszty. Od bardzo wysokiej dokładności po dużą elastyczność w planowaniu produkcji – laser daje korzyści, których trudno oczekiwać od tradycyjnych metod obróbki.
Poniżej przedstawiamy najważniejsze zalety tej technologii, które sprawiają, że inwestycja w cięcie laserowe jest opłacalna i przynosi długofalowe korzyści wielu przedsiębiorstwom.
Precyzja i jakość krawędzi dzięki cięciu laserowemu
Jedną z największych zalet cięcia laserowego jest bardzo duża dokładność. Wiązka lasera jest bardzo wąska i mocno skupiona, co pozwala uzyskać małą szerokość szczeliny cięcia i wykonywać nawet bardzo złożone kształty oraz detale z dokładnością do dziesiątych części milimetra. Taka precyzja ma kluczowe znaczenie w branżach wymagających ścisłego trzymania wymiarów, takich jak motoryzacja, lotnictwo czy elektronika.
