Lasersnijden: Essentiële do's & don'ts voor precisie en veiligheid

Lasersnijden is het proces van het gebruik van hoogvermogen lichtstralen om materialen te snijden, zagen of boren. Ontwikkeld in de jaren 60 aan het Las Instituut in Engeland, is het proces steeds populairder geworden. In feite, metaal lasersnijmachines vormen nu het grootste productsegment van de wereldwijde metaalsnijmarkt, met een vraag naar deze apparaten die verwacht wordt te stijgen naar bijna $9,8 miljard in 2025.

Hoe werkt lasersnijden? Er zijn een aantal verschillende lasersnijprocessen, maar ze vallen doorgaans in twee categorieën: smeltsnijden en ablatief snijden. In de eenvormigste vorm omvat lasersmeltsnijden het gebruik van een laser om een gelokaliseerd gebied van materiaal op het werkstuk te smelten, en vervolgens het gesmolten materiaal weg te snijden met hooggeperste straalen van inert gas (meestal stikstof, wat niet exothermisch reageert met het gesneden materiaal). CNC-besturingen kunnen gebruikt worden om de laser of het werkstuk te verplaatsen om continue sneden te creëren.

Ablatief lasersnijden gebruikt snelle pulsen van een hoge-intensiteit laser om materiaal laag voor laag te verwijderen. Dit proces verdampt eigenlijk eerder dan smelten, en vereist daarom geen geperst gas om overbodig materiaal te verwijderen. Doorgaans een langzamer proces, wordt ablatief lasersnijden gebruikt om gedeeltelijke sneden te maken die niet door het werkstuk van boven naar beneden gaan (lasergraveren is bijvoorbeeld een voorbeeld van een ablatief proces). In tegenstelling hiermee, vuurt smeltsnijden lasers in continue golven of langere pulsen, en kan daarom alleen gebruikt worden om helemaal door het werkstuk te snijden.

Waarom lasersnijden kiezen?

Lasersnijden biedt een paar duidelijke voordelen. Hoofdonder hen is de vermogen om extreem precieze en nauwkeurige delen te creëren. Sommige delen kunnen toleranties van minder dan 1 mm hebben, wat het lasersnijproces een efficiënte methode maakt voor delen met ingewikkelde of complexe kenmerken. De hoogst gelokaliseerde aard van lasersnijden verlaagt drastisch het risico dat het werkstukmateriaal vervormt, en stukken geproduceerd via lasersnijden vereisen vaak geen na-behandeling of oppervlakteafwerking.

Verder vereist metaal lasersnijden geen gereedschapswissels tussen operaties, stelt meer flexibiliteit in ontwerp in door gebrek aan vast gereedschap, en kan hooggeautomatiseerd zijn, wat arbeidskosten minimaliseert en productietijden verkort. Bovendien, aangezien de bundel het enige gereedschap is dat het werkstuk aanraakt, is er geen mechanische wrijving die gereedschapslijtage veroorzaakt in het proces.

Lasersnijden is extreem algemeen in industriële productie, en is goed geschikt voor het produceren van stukken zoals autocarrosseries, telefoonhoesjes en plaatmetaal. Het proces vindt ook uitgebreide toepassingen in de luchtvaart, medische en scheepsbouwsectoren.

Belangrijke overwegingen voor lasersnijden

Hoewel CNC lasersnijmachines algemeen gebruikt worden in productie, vereist effectief lasersnijden doorgaans de invoer van bekwame ingenieurs die best practices volgen. Hier zijn drie belangrijke lasersnijoverwegingen voor ingenieurs en machineoperators om in gedachten te houden:

Het materiaal moet het specifieke lasersnijproces bepalen

Terwijl metaal lasersnijmachines veel aandacht trekken, kunnen lasers ook gebruikt worden om keramiek, hout, thermoplasten en polymeren te snijden of graveren. Ingenieurs moeten het lasersnijproces selecteren dat het beste geschikt is voor het materiaal van het deel.

Lasersmeltsnijden is bijvoorbeeld effectief voor het snijden van de meeste metalen en thermoplasten, terwijl ablatief lasersnijden extreem efficiënt kan zijn bij het snijden van delen gemaakt van acrylaat en polyacetaal omdat hun smelt- en kookpunten zo dicht bij elkaar liggen, wat verdamping mogelijk maakt.

Aan de andere kant, sommige materialen zijn moeilijker te snijden met lasers. Thermohardende polymeren en organische materialen zoals hout, branden bijvoorbeeld eerder dan smelten wanneer ze blootgesteld zijn aan een laser — een kwaliteit die graveren of brandmerken toestaat, maar niet precies snijden.

Verwar geen toename in laservermogen met een toename in efficiëntie

Hoewel verhoogd laservermogen betekent dat het mogelijk is om sneller te snijden — met nieuwe ontwikkelingen die het mogelijk maken om snijsnelheden tot een meter per seconde te bereiken — vertaalt meer ruwe kracht niet direct naar efficiëntere productie.

Om deze hoge snijsnelheden te bereiken, heeft de laser tijd nodig om te versnellen, wat hoge wattage lasers ongelooflijk effectief maakt voor het snijden van grote delen of delen zonder ingewikkelde kenmerken. Deze lasers bieden minder voordelen voor delen met gecompliceerde geometrieën omdat de laser doorgaans naar een andere snede moet verplaatsen voordat het volle snelheid kan bereiken. Versnelling en vertraging moeten in aanmerking worden genomen bij het overwegen van lasersnijdefficiëntie.

Ontwerp de delen afgestemd op lasersnijprocesvereisten

Het is een veelvoorkomende fout om aan te nemen dat de snijbreedte zo smal is dat het onbetekenend is. Lasers creëren ongelooflijk dunne sneden — typisch tussen 30 en 300 micron, afhankelijk van de laserwattage, opstelling en proces — maar die snijbreedtes moeten nog steeds in het snijontwerp worden meegerekend zodat het resulterende deel geschikt blijft voor de beoogde toepassing.

Een ander cruciaal ontwerpoverweging is tabben, of het gebruik van micro-verbindingen om kleine delen te ondersteunen. Het hooggeperste gas dat gebruikt wordt bij smeltsnijden vereist dat delen in staat zijn om hun eigen gewicht te ondersteunen, wat vaak neerkomt op deeldikte. Typisch zullen deeldiktes van 2-3 mm of meer prima zijn zonder tabben, maar als deeldikte minder dan 2 mm is, moeten ontwerpers misschien micro-verbindingen toevoegen om het deel tijdens het snijproces te stabiliseren en te voorkomen dat het geperste gas het verplaatst. Het kan ook verlies van en het verwijderen van kleine delen uit de machine vergemakkelijken. Deze tabs kunnen gemakkelijk tijdens na-verwerking worden verwijderd.

Voldoen aan kritieke veiligheidseisen

Veiligheid is van het grootste belang in productie. Alleen getrainde professionals mogen lasersnijapparatuur gebruiken. Afhankelijk van het gebruikte materiaal, kan het proces ook schadelijke en giftige gassen uitstoten, dus het inzetten van regelgevingsconforme luchtverontreinigingscontroleapparatuur is cruciaal.

Lasersnijden: Elk detail drijft efficiëntie

Wanneer correct gebruikt, beloven metaal lasersnijmachines nauwkeurigheid, precisie en efficiëntie. Terwijl de complexe materiaal- en ontwerpoverwegingen betekenen dat productteams en ingenieurs iets meer tijd vooraf moeten nemen om ervoor te zorgen dat ontwerpen geoptimaliseerd zijn voor productie, spreekt de kwaliteit van de resulterende delen doorgaans voor zich. Om ervoor te zorgen dat delen geproduceerd worden met de hoogste kwaliteit en snelheid, overweeg te partneren met een expert on-demand fabrikant.

Fast Radius biedt superieure, on-demand digitale productiediensten variërend van lasersnijden en urethane gieten tot injectiegieten en 3D-printen. In nauwe samenwerking met klanten tijdens elke fase van de productie, biedt ons team van ervaren ontwerpers en ingenieurs end-to-end ondersteuning. Van ontwerp tot na-verwerking en fulfillment, hebben we onze workflow georganiseerd om de hoge kwaliteit delen te creëren die klanten nodig hebben, wanneer ze ze nodig hebben. Klaar om te beginnen? Neem vandaag nog contact met ons op.