Podstawowym wskaźnikiem wyboru lasera powinno być jego docelowe zastosowanie i wynikające z niego ograniczenia. Zasadnicze znaczenie ma wymiar ciętych materiałów – z reguły dla tworzyw o grubości powyżej 20 mm lepsze są wycinarki plazmowe bądź tlenowe, natomiast w przypadku materiałów cieńszych wybór powinien paść na wycinarki laserowe. Jeśli jednak producent zdecyduje się na to ostatnie rozwiązanie (laser wycina materiały w zakresie 0,5–20 mm), to musi się liczyć z większym kosztem zakupu w stosunku do wycinarki plazmowej. Wysoki koszt takiej inwestycji sprawia, że niektóre firmy, np. Eagle, nie tylko oferują nowe urządzenia własnej produkcji, ale też świadczą usługi pośrednictwa w sprzedaży i kupnie maszyn używanych, głównie swoich, ale też – na zlecenie klienta – innych firm.

Powiązane firmy

Dlaczego mimo wszystko wielu przedsiębiorców decyduje się na rozwiązanie laserowe, które jest jednym z najdroższych na rynku? Bardzo często kwestią decydującą są koszty eksploatacji – plazma, chociaż tańsza, niekoniecznie jest bardziej ekonomiczna, natomiast stały rozwój technologii laserowej pozwala na coraz tańsze wycinanie materiałów. Na tego typu urządzenia decydują się także producenci, dla których ważne są detale, dokładność i precyzja obróbki materiałów.

Ekonomiczne lasery światłowodowe

Wycinarki laserowe można podzielić na dwa rodzaje: z rezonatorami CO₂ i rezonatorami światłowodowymi (fiber). Druga technologia jest nowsza i uznawana za bardziej ergonomiczną i ekonomiczną, a także zdecydowanie tańszą w eksploatacji. Różnice w zastosowanych rezystorach przełożyły się bezpośrednio na większą efektywność energetyczną lasera światłowodowego. Na przykład laser typu fiber o mocy wyjściowej 4 kW pobiera średnio trzykrotnie mniej prądu niż laser CO₂, który dysponuje taką samą mocą. A ponieważ koszty energii stanowią główną część wydatków eksploatacyjnych wycinarek laserowych,światłowód jest w stanie przynieść oszczędności sięgające nawet 50%. Według badań przeprowadzonych przez magazyn „FAB Shop Magazine Direct” godzina pracy lasera CO₂ kosztuje 12,73 dol., natomiast lasera światłowodowego o tej samej mocy – tylko 6,24 dol.

Także serwisowanie wycinarek laserowych typu fiber jest bardziej opłacalne, ponieważ w ich głowicach nie ma zużywalnych komponentów ani luster, dzięki czemu urządzenia rzadziej wymagają napraw, a koszty serwisu mogą być o połowę tańsze niż w przypadku laserów CO₂. Firma Kimla w tym zakresie stosuje rozwiązania mające na celu usprawnienie serwisowania – takie jak specjalna kaseta do błyskawicznej wymiany soczewki czy system Lens Care zapewniający działania prewencyjne. Prima Power natomiast oferuje pełną kontrolę nad systemem wycinania, który jest w całości wytwarzany przez firmę, włącznie z rezonatorem fiber, co pozwala na sprawny serwis i większą integrację maszyn ze źródłem lasera. Podobnym rozwiązaniem może się pochwalić firma Ajan, która dysponuje przecinarką laserową fiber ze źródłem własnej produkcji oraz autorskim oprogramowaniem do swoich urządzeń.

Parametry procesu cięcia laserem

Wielu producentów decyduje się na wycinarki laserowe nie tylko ze względu na niskie koszty eksploatacji, ale też prędkość cięcia laserem cienkich materiałów. Także w tym wypadku bardziej wydajne okazują się lasery z technologią fiber, które przy mocy 4 kW mogą ciąć arkusze stalowej blachy o grubości 1 mm z prędkością nawet trzy razy większą niż lasery CO₂ (dwa razy większą w przypadku arkusza o grubości 2 mm). W laserze światłowodowym można też do pewnego stopnia regulować średnicę skupionego promienia i wpływać na szybkość cięcia poprzez zmianę ustawień kombinacji długości ogniskowej soczewki skupiającej, długości ogniskowej kolimatora i średnicy światłowodu. Cięcie grubszych materiałów, powyżej 8 mm, wymaga użycia szerokiej wiązki laserowej, co można uzyskać jedynie kosztem prędkości cięcia. W takiej sytuacji wydajność lasera fiber i CO₂ o tej samej mocy jest porównywalna i większą rolę odgrywa rodzaj ciętego materiału.

Wycinarki laserowe w branży przemysłowej najczęściej wykorzystywane są do obróbki różnego rodzaju blachy: ze stali czarnej, stali nierdzewnej, żeliwa, tytanu czy węglika. Laser światłowodowy, w przeciwieństwie do lasera CO₂, jest w stanie ciąć materiały odbijające światło, takie jak aluminium, miedź czy mosiądz, bez ryzyka uszkodzenia urządzenia. Fiber poradzi sobie też z ceramiką i węglem, a także z tworzywami sztucznymi (nie sprawdzi się jednak w przypadku surowców PET i żywic fenolowych). Lasery CO₂ są natomiast nie do zastąpienia w przypadku cięcia żywic epoksydowych, PET-ów, szkła, papieru, kauczuku, drewna i skóry. Można je więc polecić szczególnie tym firmom, które oprócz standardowych zleceń świadczą także specjalne usługi cięcia materiałów różnego typu, także o grubości powyżej 8 mm.

Kluczowa moc lasera

Wybierając laser światłowodowy lub CO₂, należy pamiętać, że ich podstawową funkcją jest cięcie materiałów cienkich, dlatego też szczególną uwagę trzeba zwrócić na odpowiedni dobór mocy lasera. Wybranie lasera o dużej mocy w celu maksymalizacji możliwości jego zastosowania i użycia go do grubych materiałów może być nieekonomiczne. Każda próba poszerzenia zakresu cięcia laserem – do materiałów o grubości powyżej 20 mm – będzie wymagała zwielokrotnienia jego mocy, co szybko może się okazać nieopłacalne. Na przykład do przecięcia arkusza blachy o grubości 20 mm potrzebny jest laser o mocy 4 kW, a do materiału 25-milimetrowego – już laser o mocy 6 kW. W takim wypadku zatem bardziej ekonomicznym rozwiązaniem mogą się okazać przecinarki plazmowe lub tlenowe.

Wydajność i opłacalność używanego lasera nie zależy oczywiście tylko od jego rodzaju i mocy – ważna jest też dynamika pracy danej maszyny, uzależniona m.in. od systemu sterowania. Laser światłowodowy na prostych odcinkach jest w stanie wycinać dużo szybciej niż ciężki laser CO₂, co kilkukrotnie obniża koszt eksploatacji, nawet jeśli różnica w szybkości wycinania między nimi wynosi 20–30%. Chociaż zwiększona wydajność na poziomie 30% lasera światłowodowego jest dobrym wynikiem, to jednak producenci starają się maksymalnie wykorzystać potencjał tego typu urządzeń. W tym celu np. Kimla produkuje lasery z napędem liniowym, który zapewnia większą dynamikę pracy przy lekkiej, ale odpowiednio sztywnej konstrukcji. Tego typu napędy pozwalają też w większym stopniu zautomatyzować proces wycinania i zintegrować wiele funkcjonalności, tak by ograniczyć zaangażowanie operatora maszyny. W ofercie firmy Haco znajduje się nawet wycinarka laserowa ze zintegrowanym systemem załadunku i rozładunku, która oferuje pracę bezobsługową.

Ważny test lasera

Wybór lasera nie kończy się jednak na rozstrzygnięciu tego, czy wybrać rozwiązanie światłowodowe, czy laser CO₂. Pozostaje kwestia decyzji co do konkretnej oferty rynkowej. Najlepszym sposobem na to, by się przekonać, które urządzenie jest najkorzystniejsze w danym zastosowaniu, jest przeprowadzenie prób na miejscu. Należy jednak zadbać o to, by zostały one przeprowadzone na samodzielnie przygotowanych detalach testowych. Próby powinny być wykonane w obecności klienta i obejmować wszystkie kształty, które mają być wycinane – okręgi, prostokąty, elipsy, a także polilinie i kształty typu spline, czyli obiekty składające się z dużej liczby krótkich, połączonych ze sobą odcinków. Należy je sprawdzić pod kątem dokładności odwzorowania kształtów i wielkości oraz częstotliwości występowania deformacji. Dane zebrane w ten sposób i zestawione ze sobą mogą dopiero dać pełny obraz pracy lasera, co pozwala wybrać maszynę, która najlepiej spełni oczekiwania producenta.

Chociaż lasery światłowodowe wydają się pod wieloma względami przeważać nad laserami CO₂, to jednak nie są one niezastąpione. W niektórych przypadkach urządzenia korzystające ze starszej technologii poradzą sobie lepiej, dlatego też producenci powinni dokładnie przemyśleć swoje obecne i przyszłe potrzeby, gdyż to one powinny mieć kluczowe znaczenie przy wyborze optymalnego lasera.