Znaczenie laserów w przemyśle – zastosowania, na które warto zwrócić uwagę
Pixabay – jarmolukRola laserów w przemyśle jest coraz większa. Wykorzystuje się je m.in. w procesach cięcia, wiercenia, znakowania, spawania, hartowania czy obróbki powierzchniowej. Cięcie laserem jest dziś najpopularniejszą techniką cięcia przemysłowego i stale ewoluuje – obecnie w kierunku laserów światłowodowych
Wraz ze zmieniającymi się upodobaniami konsumentów zmieniają się także technologie produkcji. Bez wątpienia przyszłością przemysłu są jednak lasery.
Od wykrojników po wycinarki laserowe
Kiedy kilkadziesiąt lat temu chciano wprowadzić na rynek nowy okap kuchenny lub skrzynkę na listy, należało zaplanować produkcję co najmniej dziesiątek lub setek tysięcy sztuk, żeby zwróciły się wydatki na uruchomienie produkcji.
Powiązane firmy
– Wykrojniki co prawda miały dużą wydajność i niski koszt jednostkowy, ale ich wykonanie było bardzo drogie i nadawały się tylko do jednej konkretnej części. Jakakolwiek zmiana kształtu pociągała za sobą konieczność wykonania nowego wykrojnika. Nie było to jednak problemem w czasach, kiedy czas życia produktu był liczony w dziesięcioleciach – mówi Przemysław Kimla, właściciel firmy Kimla.
I kontynuuje: – Bogacące się społeczeństwo zaczęło jednak wymagać coraz większej różnorodności i indywidualnego podejścia do potrzeb każdego konsumenta. Minęły czasy, w których domy na całej ulicy miały takie same wspomniane skrzynki na listy. Zaczęto więc szukać technologii produkcyjnych, które pozwalały na uniknięcie kosztownych wykrojników, i tak narodziła się technologia CNC. Sterowane współrzędnościowo maszyny początkowo wykorzystywano do toczenia i frezowania, jednak szybko zaczęto produkować wycinarki termiczne.
Początkowo było to cięcie tlenowe i plazmowe, ale szybko rozwijające się lasery CO2 pozwoliły na wykorzystanie tej technologii również przy cięciu. Niestety lasery CO2 miały niską sprawność i generowały bardzo wysokie koszty eksploatacji. Używano ich więc tylko do niektórych zastosowań, w których użycie wykrojników było nieekonomiczne. Dopiero pojawienie się laserów typu fiber zrewolucjonizowało technologię cięcia blach.
– Do niedawna na rynku dominowały wycinarki plazmowe i gazowe do obróbki grubych i dużych blach. Obecnie, za sprawą postępu technologii laserów światłowodowych, firmy coraz częściej inwestują w zaawansowane wycinarki laserowe, zdolne obsłużyć blachy o wymiarach nawet 10×2,5 m i większe. Wycinarki laserowe stopniowo zyskują przewagę nad tradycyjnymi metodami, oferując nieporównywalnie większą efektywność i precyzję – stwierdza Grzegorz Langier, dyrektor handlowy Pol-Sver.
– Cięcie laserowe to zaawansowana i precyzyjna technologia, która zdobywa coraz większą popularność na całym świecie – mówi Marcin Czajor, szef sprzedaży na Polskę w Eagle Lasers. – Dzięki niej uzyskujemy elementy o znacznie większej precyzji, a krawędzie materiału nie wymagają dodatkowej obróbki, co otwiera nowe możliwości, zwłaszcza w przypadku nieregularnych kształtów. To metoda, która pozwala na osiągnięcie najwyższej jakości przy minimalizowaniu ilości odpadów poprodukcyjnych, co daje jej przewagę nad tradycyjnymi metodami cięcia, jak cięcie gazowe czy plazmowe.
Zalety laserów światłowodowych
Jak zauważa Przemysław Kimla, ze względu na znacznie prostszą budowę i większą sprawność laserów fiber koszty cięcia znacząco spadły. Z kolei zastosowanie nowoczesnych magnetycznych napędów liniowych wielokrotnie podniosło wydajność cięcia. Od tego momentu nawet duże serie opłaca się wycinać laserami, które wydajnością i kosztami z powodzeniem konkurują z wykrojnikami.
– Przykładowo: blachy elektrotechniczne stosowane na rdzenie silników elektrycznych czy transformatorów tradycyjnie wykonywano wykrojnikami, ponieważ są tam duże liczby identycznych części o skomplikowanych kształtach i wymaganych dużych dokładnościach. Ostatnio jednak coraz więcej firm z tej branży inwestuje w wycinarki laserowe, które z powodzeniem zastępują wykrojniki nawet w tak wymagającej branży – dodaje Kimla.
Według Sebastiana Stano z IPG Photonics popularność technologii laserowych wynika z nieustającego rozwoju źródeł laserowych i komponentów optycznych. Patrząc na przestrzeni lat na rozwój laserów zauważamy, że dzięki innowacyjnym rozwiązaniom lasery włóknowe IPG osiągają coraz większą moc i sprawność energetyczną, przy równoczesnym zmniejszaniu się ich gabarytów i masy. Dodatkowo cena w przeliczeniu na 1 kW mocy lasera jest coraz mniejsza.
Firmy widzą potencjał laserów
Firma Eagle od samego początku dostrzegała potencjał technologii fiber. Dzięki wykorzystaniu lasera o mocy 30 kW i najnowocześniejszych technologii cięcia maszyny Eagle umożliwiają precyzyjne cięcie stali niestopowej o grubości nawet 40–50 mm. Dodatkowo firma dostarcza innowacyjne rozwiązania technologiczne, które usprawniają procesy cięcia grubej blachy, takie jak MyECAT i MyECOCUT.
Technologia MyECAT gwarantuje poprawę ogólnej jakości krawędzi o nawet 40% oraz redukcję zadziorów o 80% na aluminium i stali nierdzewnej. Z kolei technologia MyECOCUT, oparta na unikalnej dyszy zaprojektowanej przez Eagle, pozwala na zmniejszenie zużycia gazu nawet o 75%. Przekłada się to na lepszą jakość krawędzi, mniejszą ilość zadziorów i utrzymanie maksymalnej prędkości cięcia, nawet przy obróbce nierównych materiałów.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Również firma Kimla ma na tym polu duże osiągnięcia. W przeciwieństwie bowiem do większości laserów na rynku, których osie napędzane są zębatkami, stosuje magnetyczne napędy liniowe. Napędy zębate mają ograniczenie dokładności, które wynika z luzów zwrotnych przekładni na poziomie 0,05 mm. Magnetyczne napędy liniowe mogą poruszać się z dokładnością 0,001 mm i nie występuje tam luz zwrotny. Oznacza to, że dokładność takich napędów jest nawet 50 razy wyższa.
Taki rodzaj napędów jest przyszłością wszystkich maszyn CNC, jednak wysoki koszt dotychczas ograniczał ich użycie do wyjątkowo wymagających zastosowań. Firma Kimla jako pierwszy producent maszyn CNC rozpoczęła produkcję własnych napędów liniowych, co pozwoliło na oferowanie wycinarek laserowych napędzanych napędami liniowymi w cenie laserów z napędami zębatymi.
Natomiast firma Pol-Sver z powodzeniem zainstalowała już liczne urządzenia firmy Durma, przystosowane do cięcia blach o gabarytach od 12×2,5 m. Urządzenia te wyróżniają się wysoką wydajnością. Nie są bowiem portalowe, lecz wyposażone w wymienne stoły, a dzięki laserom o mocy 15 kW+ idealnie nadają się do cięcia blach nawet o grubości powyżej 50 mm.
Rekord to maszyna o gabarytach 16×3 m z opcją ukosowania i wymiennymi stołami. Zaletą jest nie tylko wyeliminowanie potrzeby dodatkowej obróbki dzięki precyzyjnemu cięciu, ale też możliwości cięcia grubych blach przy użyciu azotu lub mieszanki gazów. Przyspiesza to pracę, poprawia jakość krawędzi i ogranicza utlenianie.
Durma wyprodukowała w ostatnim roku kilkanaście takich dużych laserów dla klientów globalnie, co potwierdza rosnące zainteresowanie tą technologią.
Dla stabilności produkcji niezmiernie ważne jest także wsparcie techniczne, technologiczne i serwisowe. Firma IPG w Polsce w ciągu 10 lat przeobraziła się z niewielkiego biura handlowego w wysokorozwinięty zakład produkcyjny. Wytwarza on kluczowe komponenty źródeł laserowych, zapewnia wsparcie handlowo-serwisowe, a także umożliwia wykonanie prób i testów wykorzystania technologii laserowych do obróbki materiałów w laboratorium aplikacyjnym.
Powyższe czynniki powodują, że polskie lasery włóknowe IPG, stają się obecnie narzędziami pierwszego wyboru w procesach produkcyjnych.
Lasery na targach STOM
Wycinarki laserowe są ważną i liczną grupą produktową, jaką co roku można zobaczyć na targach STOM (w ramach salonu STOM-LASER). Tak będzie także podczas zbliżających się targów.
Firma Eagle będzie prezentować wycinarkę laserową fiber iNspire 1530 30kW, umożliwiając uczestnikom zapoznanie się z jej możliwościami w cięciu grubych blach. Przygotowane zostaną pokazy cięcia różnorodnych materiałów – stali nierdzewnej, stali niestopowej, aluminium, Hardoxu czy miedzi o zróżnicowanych grubościach (1–50 mm).
Na stoisku IPG Photonics będą prezentowane różne źródła laserowe. Wśród nich znajdzie się innowacyjny ręczny, kompaktowy, chłodzony powietrzem laser do spawania i czyszczenia laserowego LightWELD.
Z kolei firma Kimla będzie prezentować w Kielcach m.in. najnowszą, w pełni zautomatyzowaną wycinarkę laserową do rur i profili. Dotychczas takich maszyn w Polsce nikt nie produkował, dlatego ta maszyna warta jest szczególnego zainteresowania. W Europie tylko dwóch producentów na dużą skalę oferowało takie maszyny, co podkreśla ich zaawansowanie i wymagania dotyczące technologicznych możliwości producenta.
Wycinarka może ciąć rury i profile do 6500 mm długości, które mieszczą się w otworze 180 mm. Ma dwie synchronizowane osie obrotowe z automatycznym centrowaniem i zaawansowany system podtrzymywania profili. Każda podtrzymka jest sterowana niezależnym serwonapędem, pozwalając na precyzyjne podpieranie na właściwym poziomie niezależnie od kształtu profilu.
Poza wymienioną wycinarką firma Kimla pokaże również wycinarki do blach z automatyzacją, a tak że najdokładniejsze przemysłowe plotery frezujące wyposażone w napędy liniowe.
