NRGL laserleikkuri

Laserleikkurien monipuoliset käyttökohteet

Laserleikkuri on laserleikkausprosessia hyödyntävä järjestelmä, joka soveltuu ominaisuuksiensa puolesta hyvin monenlaisten materiaalien työstömenetelmäksi. Laserleikkaus on viime vuosina yleistynyt teollisuudessa monissa käyttökohteissa voimakkaasti. Keskeisiä syitä on taloudellisella puolella lasereiden hintojen merkittävä lasku ja uusien lasersädelähteiden huoltovapaus, josta seurauksena laserleikkureiden kilpailukyky muita tekniikoita vastaan on usein ylivoimainen. Prosessipuolella kasvun syitä ovat kosketukseton teknologia, kasvaneet lasertehot, skanneritekniikan kehitys ja parantunut prosessinhallinta, joiden ansiosta laser soveltuu erinomaisesti nykyisiin, usein täysin digitaalisiin, tuotantoprosesseihin.

Siirry seuraavista linkeistä suoraan eri prosesseihin, joissa laserleikkureita käytetään:

Laserleikkuri tyypit

Laserleikkureiden rakenteessa käytetään kahta päätyyppiä, tasokoineita ja skannerikoneita. Laserleikkureissa käytetään pääsääntöisesti tasokoneita, muita ohuilla materiaaleilla ja nopeutta vaativissa prosesseissa myös skannereita.

Tasokoneet

Tasokoneista käytetään yleisesti myös nimityksiä XY-koneet ja lentävän optiikan (flying optics) koneet. Nimitykset tulevat koneen rakenteesta, jossa lasersädelähde on sijoitettu kiinteästi koneen rakenteeseen ja lasersäteen ohjaus toteutetaan liikkuvien peilien avulla. Peilejä on vähintään kaksi, toinen X-suuntaisen liikkeen ohjaukseen, toinen Y-suuntaiselle liikkeelle.

Koneissa on usein myös pystysuuntainen korkeudensäätö, jolla konetyypistä riippuen mahdollistetaan usein eripaksuisten kappaleiden työstö, mutta mahdollisesti myös 3D työstö. Korkeussuuntainen säätö voidaan teknisesti toteuttaa monella eri tavalla, kuten pöydän korkeutta muuttamalla, leikkuupään korkeutta muuttamalla tai optisesti (dynaamisen säteenlaajentajan avulla) fokuspisteen korkeutta muuttamalla. Eri menetelmillä on omat ominaisuutensa, joten koneessa on käytetty sovelluskohteeseen parhaiten sopivaa menetelmää.

Tasokoneiden hyviä puolia on soveltuvuus monille materiaalipaksuuksille, yleisesti pieni laserin spottikoko, joka mahdollistaa hyvän leikkausjäljen ja isot työalat. Huonoja puolia ovat leikkuupään hitaus (etenkin merkinnässä), mekaanisesti liikkuvat akselit (=vaatii huoltoa) ja sekä suuren työalan johdosta laite on hankalampi suojata siten, että savukaasuja tai lasersäteilyä ei pääse ulkopuolelle.

Tyypillinen suuri laserleikkuri, jossa taso / XY rakenne.

Tyypillinen pieni laserleikkuri, jossa taso / XY rakenne.

Skannerikoneet

Skannerikoneista käytetään myös nimitystä galvolaserit skanneripeilien liikutuksessa käytettävien galvomoottoreiden mukaan. Skannerikoneiden nimitys tulee lasersäteen liikuttamiseen käytetystä skannerista, jolla lasersädettä ohjataan pienien peilien kallistuukulmaa säätämällä. Skannerikoneissa ei siis välttämättä ole mitään muita liikkuvia osia kuin suljetun skannerin sisällä värisevät peilit.

Skannerikoneiden tekninen toteutus voi olla joko 2D, 2,5D tai 3D rakenne. Rakenne valitaan sovelluskohteen mukaan ja se vaikuttaa merkittävästi myös laitteen hintaan.

Edullisin ratkaisu on 2D skannerikone, jossa sädettä voidaan liikuttaa vain XY tasossa. Tällöin mahdollinen korkeudensäätö tehdään mekaanisesti ja tarkkaa fokuksen säätöä ei voida tehdä lainkaan. Rakenne sopii prosesseihin, joissa leikkausprosessi on hyvin vakio ja materiaali, paksuus tai korkeus ei muutu.

Yleisin ratkaisu on ns. 2,5D jossa 2D skanneriin on lisätty optinen Z-akseli eli ns. dynaaminen säteen laajennin, jolla fokuspisteen paikkaa voi ohjelmallisesti muuttaa korkeussuunnassa. Tämä mahdollistaa eripaksuisten materiaalien työstämisen ja erilaisten fokukseen liittyvien työstöparametrien muuttamisen digitaalisesti työstön aikana. Näin toteutettuna Z-akseli on suhteellisen hidas, joten se ei sovellu varsinaiseen 3D laserleikkaukseen.

3D skannereissa myös kolmas akseli ohjataan dynaamisesti siten, että leikkausta voidaan ohjata pinnanmuotojen mukaan työstön aikana. Tärkein käyttökohde 3D skannereilla on suuren työalan koneet, joissa kolmatta akselia käytetään korjaamaan suuren työalan reunoille syntyvät optisen virheet, joita staattisilla linsseillä ei pysty korjaamaan.

Skannerilaserleikkurien hyvä puoli on erittäin suuri nopeus, jonka ansiosta niitä käytetään kaikissa suurta nopeutta vaativissa ohuiden materiaalien, kuten kalvojen ja paperin, laserleikkureissa. Huonona puolena on että prosessi ei sovi paksuille materiaaleille, koska ei voida käyttää leikkausta helpottavaa ns. lasertyöstöpäätä sekä lasersäde tulee optisen geometrian seurauksena kohteeseen vinosti.

Tyypillinen laserleikkuri, jossa 2,5D laserskannerirakenne.

Tyypillinen laserleikkuri, jossa 3D laserskannerirakenne.

Lue lisää laserleikkauksesta Wikipedian artikkelista.

Opas metallien prosessointiin laserilla

Katso aiheeseen liittyvä video