Wat is lasersnijden?

Ooit waren lasers niets meer dan sciencefictiondromen. In de afgelopen 60 jaar zijn we overgestapt van denkbeeldige kosmische straalwapens naar het strategisch benutten van de kracht van licht. Tegenwoordig zijn lasers overal, in subtiele chirurgische apparatuur, optische medialezers en in de brute kracht van lasers voor productie. Wat ze allemaal gemeen hebben, is het vermogen om hun werk met ongelooflijke precisie te doen, geleid door een vaste hand of een computergestuurde applicatie.

We gebruiken zowel CO2- als fiberlasersnijmachines om plaatwerkonderdelen te produceren. De technologie speelt een integrale rol in onze mogelijkheden voor sneldraaiend plaatwerk.

Wat is een LASER?

LASER staat voor Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. In wezen werken lasers door atomen van bepaalde elementen in een gecontroleerde omgeving op te wekken. De elektronen in die atomen verschuiven van positie in hun baan rond de kern naar een meer energetisch pad en wanneer ze teruggaan naar hun "thuispositie", geven ze een stroom coherente lichtenergie vrij, wat betekent dat het licht dezelfde golflengte heeft en volledig is in fase. De energie bestaat uit fotonen, die door een lens worden geleid. Daar concentreren ze zich in een enkele stroom en hun kracht is aanzienlijk.

Twee dingen zijn van invloed op het snijvermogen van een laser:het vermogen van de laser (gemeten in kilowatt of kW) en het vermogen om de straal zo compact mogelijk te focussen. Voor ontwerpers is het essentieel om te weten dat de laser, net als elk ander snij-instrument, een breedte heeft, de laserkerf genoemd. . Hoewel het belangrijk is om dit te compenseren, is de kerf veel kleiner in vergelijking met andere snijprocessen.

Lasers vergelijken voor productie

Twee soorten lasers domineren de productiesector, koolstofdioxide (CO₂ ) en glasvezel (ook bekend als een solid-state laser ). Hoewel beide rond dezelfde tijd werden uitgevonden (1963/64), CO₂ wordt al langer gebruikt in commerciële toepassingen. Glasvezel kwam pas in het begin van de jaren tachtig echt op de productiescène.

"Lasers zijn een van de belangrijkste redenen waarom we onderdelen in dagen in plaats van weken kunnen draaien", zegt Phil Dunbar, een productiesupervisor voor Protolabs in New Hampshire. “De sneden die ze maken zijn ongelooflijk nauwkeurig en er is niet veel of geen ontbraming nodig. Hoewel ponsmachines nog steeds belangrijke gereedschappen zijn, kunnen ze die precisie gewoon niet bereiken.”

Als je de twee vergelijkt, loopt vezel over het algemeen voorop, maar de keuze voor het gebruik is vaak gebaseerd op het type en de dikte van het materiaal dat je snijdt. Glasvezel is sneller op dunnere metalen. De sterker gefocuste straal helpt deze lasers ook om sneller door sterk reflecterende materialen te snijden. In tegenstelling tot CO₂ lasers, fiberlasers hebben geen bewegende delen of spiegels die kapot kunnen gaan, wat lagere onderhoudskosten oplevert. Het beste van alles is dat fiberlasers minder elektriciteit verbruiken voor hetzelfde snijvermogen.

Je zou denken dat de beslissing om glasvezel te gebruiken een schot in de roos zou zijn, maar er zijn gebieden waarop CO₂ maakt nog steeds indruk, zoals de snelheid van rechte sneden en, voorlopig, materiaal dikker dan 0,2 inch (5 mm). Dat gezegd hebbende, fiberlasers worden steeds krachtiger, dus zelfs deze verschillen worden minder significant.

Een ponsmachine (hierboven afgebeeld), hoewel niet zo nauwkeurig als lasersnijden, is een schaalbare oplossing voor grote oplagen van plaatwerkdelen.

Alternatieven voor lasersnijden

Met al hun kracht en snelheid zou je denken dat lasers de enige manier zijn om te gaan, maar er zijn andere sterke concurrenten.

Frezen: Het gebruik van een vingerfrees om te snijden lijkt een beetje ouderwets, maar het is nauwkeurig tot op 0,0003 inch (0,00762 mm) en is redelijk snel. Het beste eraan zijn de hoogwaardige randen die met vingerfrezen worden gemaakt en de mogelijkheid om met 3D-media te werken. Een nadeel van frezen is dat het instellen en programmeren tijd kost.

Waterstraal: Combineer water met een schuurmiddel, spuit het uit een spuitmond met belachelijk hoge druk en je hebt waterstraalsnijden. Het is net zo nauwkeurig als frezen, maar de snijkantkwaliteit wordt enigszins opgeofferd door vervorming van de waterstroom terwijl deze door het metaal snijdt.

Draadvonken: Bij Wire Electrical Discharge Machining (EDM) wordt elektriciteit door een dunne, geladen draad geleid (meestal koper of messing), waardoor er een vonk ontstaat tussen de draad en het materiaal dat u aan het snijden bent. Het circuit wordt gecompleteerd met een andere draad aan de andere kant van je metaal. De vonk dringt door het metaal en snijdt er precies doorheen, en die tweede draad voltooit het circuit. Het hele proces vindt plaats in diëlektrisch water, een soort water dat geen elektriciteit geleidt, dus het dient om het snijoppervlak te koelen en tegelijkertijd het pad van de elektrische stroom tussen de draad en het metaal te beperken. Het is een langzaam proces, maar wat het aan snelheid mist, maakt het goed met een nauwkeurigheid binnen 0,0001 inch (0,00254 mm). Een belangrijke beperking:draadvonken vereist dat het metaal waarvan uw onderdeel is gemaakt, elektrisch geleidend moet zijn, anders snijdt het niet.

Ponspers: Dit proces doet precies wat u denkt. Een pers ponst door je metaal om de gewenste vorm te creëren. Sommige offers met dit proces zijn nauwkeurigheid en randkwaliteit. Uw onderdeel zal zeker ontbraamd moeten worden. Je kunt het ook niet gebruiken als je metalen broos of verhard zijn, omdat het onderdeel zal breken terwijl het in de pers zit. Aan de positieve kant, hoewel het tijd kost om een ​​ponsmachine in te stellen en te programmeren, is het gemakkelijk om meerdere onderdelen te maken als je dat eenmaal onder de knie hebt.

Lasersnijservice voor plaatwerkdelen

Analoge en digitale productietechnologieën zijn samengevoegd in de vorm van laser-/ponsmachines. Deze combineren het nauwkeurige, krachtige snijden van een fiberlaser met standaard gereedschapsopties en geometrieën die het beste kunnen worden beheerd door een ponsmachine. Functies zoals lamellen, flenzen en meer kunnen snel worden gemaakt met lasergesneden, braamvrije randen met één enkel gereedschap voor zowel snijden als vormen.

De toevoeging van lasers in de productie heeft een veilige, snelle en nauwkeurige manier toegevoegd om plaatstaal te snijden. De kracht van de laser gecombineerd met het vermogen om soepel over te schakelen van de brute kracht van het snijden in rechte lijnen naar de subtiele precisie van het maken van zachte rondingen, maakt ze tot een onmisbaar hulpmiddel in de gereedschapskist van een machinist en een zegen voor ontwerpers van complexe onderdelen.

P>

Bij Protolabs is onze plaatbewerkingsservice ontworpen voor snelheid. Afhankelijk van de geometrie en materialen van het onderdeel, worden onderdelen gesneden met een ponsmachine, fiberlaser of CO₂ laser. Voor eenvoudiger onderdelen is een ponsmachine doorgaans de meest efficiënte en economische oplossing. Plaatwerkcomponenten met fijnere, complexere kenmerken worden gesneden met een CNC-laser. Een fiberlaser wordt gebruikt om materialen te snijden die dunner en meer reflecterend zijn en een CO₂ laser is beter geschikt voor dikkere materialen wanneer er meer vermogen nodig is.