Top 3 Lasertypes voor Preciëze Industriële Snijprocessen

Lasersnijden bestaat sinds de jaren 60, maar is nu zo relevant als ooit door het groeiende gebruik binnen industriële processen. Dit contactloze proces gebruikt een constante bundel licht om warmte en druk te creëren, wat vervolgens verschillende materialen met precisie herschikt/vervormt terwijl de snijkop over het materiaaloppervlak beweegt. De lasertechnologie dient een veelheid aan functies waaronder snijden, boren en graveren, afhankelijk van de kracht van de laser, het basismateriaal dat gebruikt wordt om de laserbundel te produceren en het materiaal waarop het inwerkt. Lasersnijden is een van de belangrijkste processen om platenmetaalonderdelen te maken.

Elke laser biedt een continue golfengte en kan een reeks doeleinden dienen. Er zijn 3 typen lasers: CO2 (gaslasers), Vezellasers en Nd:YAG of Nd:YVO (vanadaat kristallasers). Elk gebruikt een ander basismateriaal om de laser te stimuleren, hetzij elektrisch met een gasmengsel, hetzij door fysieke diodes heen.

Typen Lasers voor Snijden

CO2 Lasers

Een CO2 laser laat elektriciteit lopen door een met gasgemengsel gevulde buis, wat lichtbundels produceert. De buizen bevatten spiegel aan elk uiteinde. Een van de spiegels is volledig reflecterend en de ander is deeltjes, waardoor een deel van het licht doorlaat. De gasmengsel bestaat meestal uit koolstofdioxide, stikstof, waterstof en helium. CO2 lasers produceren onzichtbaar licht, in het verre infraroodbereik van het lichtspectrum.

De hoogste vermogen CO2 lasers gaan tot meerdere Kilowatts voor industriële machines, maar dit zijn zeldzame uitzonderingen. Typische bewerkings CO2 lasers zijn 25 tot 100 Watt in vermogen met een golfengte van 10,6 micrometer.

Dit type laser is het meest common voor het bewerken van hout of papier (en hun derivaten), Polymethylmethacrylaat en andere acrylate kunststoffen. Het is ook nuttig voor het bewerken van leer, stof, behang en vergelijkbare producten. Het is ook toegepast op de verwerking van voedsel zoals kaas, kastanjes en diverse planten.

CO2 lasers zijn doorgaans het beste voor niet-metallische materialen, hoewel er bepaalde metalen zijn die ze kunnen verwerken. Het kan doorgaans dunne bladen aluminium en andere non-ferro metalen snijden. Men kan de kracht van de CO2 bundel verhogen door de zuurstofinhoud te verhogen, maar dit kan riskant zijn in onervaren handen of met een machine die niet geschikt is voor dergelijke verbeteringen.

Vezellasers

Deze klasse machines behoort tot de vastestato-laser groep en gebruikt de zaadlaser. Ze versterken de bundel met speciaal ontworpen glasvezel die energie afleiden van pomp-diodes. Hun algemene golfengte is 1,064 micrometer, wat een extreem kleine focusdiameter produceert. Ze zijn ook doorgaans de duurste van de diverse lasersnij-apparaten.

Vezellasers zijn doorgaans onderhoudsvrij en hebben een lange levensduur van minstens 25.000 laseruren. Dus vezellasers hebben een veel langere levenscyclus dan de andere twee typen en ze kunnen sterke en stabiele bundels produceren. Ze kunnen intensiteiten 100 keer hoger aan dan CO2 lasers met hetzelfde gemiddelde vermogen. Vezellasers kunnen in continue bundel, quasi- of gepulste instellingen staan, wat hun verschillende functionaliteiten geeft. Een sub-type van het vezellasersysteem is de MOPA, waar pulsduur instelbaar is. Dit maakt de MOPA laser een van de meest flexibele lasers, die voor meerdere toepassingen gebruikt kan worden.

Vezellasers zijn optimaal geschikt voor metaalmarkering via aanlassen, metaalgravure en markeren van thermoplasten. Het werkt met metalen, legeringen en non-metalen alike, inclusief glas, hout en kunststof. Vezellasers, afhankelijk van het vermogen, kunnen redelijk veelzijdig zijn en een hoop verschillende materialen aan. Bij het werken met dunne materialen zijn vezellasers de ideale oplossing. Dit is minder het geval voor materialen boven 20 mm, hoewel een duurdere vezellaser machine die kan werken met boven 6 kW de truc kan doen.

Nd:YAG/Nd:YVO Lasers

Kristallaser snijprocessen kunnen in Nd:YAG (neodymium-gedopeerd yttrium aluminium granaat) zijn, maar vaker gebruiken ze Nd:YVO (neodymium-gedopeerd yttrium ortho-vanadaat, YVO4) kristallen. Deze apparaten staan toe een extreem hoog snijvermogen. Het nadeel van deze machines is dat ze duur kunnen zijn, niet alleen vanwege hun initiële prijs, maar ook omdat ze een levensverwachting hebben van 8.000 tot 15.000 uur (met Nd:YVO4 doorgaans een lagere) en de pomp-diodes een zware prijs kunnen hebben.

Deze lasers bieden een golfengte van 1,064 micrometer en zijn nuttig voor een enorm bereik aan toepassingen, van medisch en tandheelkunde tot militair en productie. Bij het vergelijken van de twee toont Nd:YVO hogere pompabsorptie en winst, een bredere bandbreedte, bredere golfengtebereik voor pompen, een kortere bovenste-toestands levensduur, een hogere brekingsindex en lagere thermische geleidingscoëfficiënt. Wat continue operatie betreft, heeft Nd:YVO een overall vergelijkbaar prestatieniveau als Nd:YAG in gevallen met medium of hoog vermogen. Echter, Nd:YVO staat geen pulsenergieën toe zo hoog als Nd:YAG en de laserlevensduur duurt kortere periodes.

Deze kunnen gebruikt worden met zowel metalen (gecoate en niet-gecoate) als non-metalen, inclusief kunststoffen. Onder bepaalde omstandigheden kan het zelfs een paar keramieken verwerken. Het Nd:YVO4 kristal is geïntegreerd met hoge NLO coëfficiënt kristallen (LBO, BBO, of KTP) om de output van de nabije infrarood naar groen, blauw, of zelfs UV te verschuiven, wat het een hoop varierende functies geeft.

Vanwege de vergelijkbare groottes kunnen yttrium, gadolinium of lutetium ionen vervangen worden met laser-actieve zeldzame aarde ionen zonder de kristalstructuur die nodig is om de bundel te produceren sterk te beïnvloeden. Dit behoudt de hoge thermische geleiding van de gedopeerde materialen.