Laserskæring

Guide til laserskæring i industrien

Hvad er laserskæring?

Laserskæring er en avanceret og kontaktfri bearbejdningsproces, hvor en fokuseret laserstråle skærer materialer med meget høj præcision. Laseren smelter, brænder eller fordamper materialet langs en programmeret skærebane, mens en procesgas fjerner det smeltede materiale og efterlader en ren skærekant. Teknologien anvendes i dag bredt inden for metalindustrien, maskinfremstilling, elektronik, medico, bilindustrien og mange andre brancher, hvor der stilles høje krav til kvalitet, præcision og produktivitet.

Hvordan fungerer laserskæring?

En laserstråle genereres i laserkilden og fokuseres gennem optik til et meget lille punkt på emnets overflade. Den høje energitæthed opvarmer materialet øjeblikkeligt, så det smelter eller fordamper.

Samtidig følger laserskærehovedet en CNC-programmeret skærebane, hvilket gør det muligt at fremstille komplekse emner med meget små tolerancer. Afhængigt af materialet anvendes ilt, nitrogen eller trykluft som procesgas for at optimere skærekvalitet og hastighed.

Hvilke materialer kan laserskæres?

Laserskæring kan anvendes på en lang række materialer.

De mest almindelige er:

• Konstruktionsstål
• Rustfrit stål
• Aluminium
• Kobber
• Messing
• Titanium
• Galvaniserede plader
• Plast
• Akryl
• Træ
• Krydsfiner

Materialetype, tykkelse og ønsket skærekvalitet har betydning for valg af lasertype og effekt.

Fiberlaser eller CO₂-laser?

I dag er fiberlaseren den mest udbredte teknologi til metalskæring.

Fiberlasere leverer høj energieffektivitet, høje skærehastigheder og meget præcise snit i stål, rustfrit stål, aluminium og andre metaller. CO₂-lasere anvendes fortsat til visse materialer og opgaver, især hvor der arbejdes med organiske materialer eller særlige plasttyper. Valget afhænger af materialer, produktion og kvalitetskrav.

Fordele ved laserskæring

Laserskæring er en af de mest fleksible bearbejdningsmetoder inden for moderne pladebearbejdning.

Virksomheder opnår blandt andet:

• Meget høj præcision
• Smalle skærespor
• Høj gentagelsesnøjagtighed
• Hurtig produktion
• Minimal materialespild
• Begrænset efterbearbejdning
• Stor designfrihed
• Høj automatiseringsgrad

Den kontaktfri proces betyder samtidig, at materialet ikke udsættes for mekanisk belastning under bearbejdningen.

Typiske anvendelsesområder

Laserskæring anvendes i næsten alle industrisektorer.

Teknologien benyttes blandt andet til fremstilling af:

• Maskindele
• Kabinetter
• Beslag
• Frontplader
• Stålkonstruktioner
• Ventilationskomponenter
• El-tavler
• Chassis
• Komponenter til automationsudstyr
• Medicotekniske dele
• Prototyper
• Serieproduktion

Teknologien egner sig både til enkeltstyksproduktion og store produktionsserier.

Laserskæring og automatisering

Moderne laserskæremaskiner indgår ofte som en del af fuldautomatiske produktionsceller.

Automatiske pladelagre, robotter, sorteringssystemer og software til produktionsplanlægning gør det muligt at producere komplekse emner med minimal manuel håndtering. Integration med CAD/CAM-systemer betyder, at digitale konstruktioner kan sendes direkte til produktionen, hvilket reducerer gennemløbstiden og minimerer risikoen for fejl.

Hvad bør man overveje ved valg af leverandør?

Ved valg af virksomhed til laserskæring bør man blandt andet se på:

• Materialetykkelser
• Maskinkapacitet
• Tolerancer
• Leveringstid
• Mulighed for prototyper
• Serieproduktion
• Efterbearbejdning
• Certificeringer
• Kvalitetssikring

En leverandør med både laserskæring, bukning, svejsning og montage kan ofte levere en mere effektiv samlet løsning.

Fremtidens laserskæring

Udviklingen går mod endnu hurtigere fiberlasere, højere automatiseringsgrad og intelligent processtyring.

Kunstig intelligens anvendes i stigende grad til optimering af skæreparametre, kvalitetskontrol og planlægning, mens automatiske materialelagre og robotbaseret emnehåndtering reducerer både gennemløbstid og produktionsomkostninger.

Mere viden:

CO2-laseren - Denne type laserkilde er den, der oftest anvendes til laserskæring. Den kan levere op til 20 kilowatt, men den typiske effekt til skæring ligger mellem 500 og 2.000 watt.

Laserlyset fremkommer ved, at elektroner udsender elektromagnetisk stråling, når de falder tilbage til deres ligevægtstilstand efter at være bragt ud af ligevægt ved hjælp af elektromagnetisk stråling. Strålingen forstærkes ved at tilbagekaste strålerne mellem to spejle, som sidder i enderne af røret. Det ene spejl er 100 % reflekterende, alle stråler vil blive kastet tilbage, mens det andet spejl kun reflekterer mellem 3 og 45 % af strålerne. Og efterhånden, som strålingen bliver kraftig nok, gennembrydes spejlet, og man vil få en laserstråle med en diameter på 12-14 mm.

Laserstrålen er, når den kommer fra lyskilden, ikke brugbar til skæring, men den ledes ved hjælp af spejle frem til skærehovedet, hvor den med en linse fokuseres til en lille plet på overfladen af emnet. Denne koncentrerede stråle er i stand til at opvarme emnet.

Laserskæring er en teknologi der bruger en laser til at skære materialer

Og bruges typisk til industrielle produktion applikationer, men er også begyndt at blive brugt af skoler, små virksomheder, og hobbyfolk. Laserskæring virker ved at dirigere produktionen af en kraftig laser, via computer, i det materiale, der skal skæres. Materialet derefter enten smelter, forbrændinger, fordamper væk, eller blæses væk af en stråle af gas, efterlader en kant med en høj kvalitet overfladefinish. Industrielle laserskærere bruges til at skære et fladt plademateriale samt strukturelle og rør materialer.

Der findes tre hovedtyper af lasere, der anvendes i laserskæring

CO2-laser er velegnet til skæring, boring og gravering. Neodymium (Nd) og neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd-YAG) laser er identiske i stil og kun afviger i anvendelse. Nd anvendes til boring, og hvor højenergi men lav gentagelse kræves. Nd-YAG-laser anvendes, hvor meget høj effekt er nødvendig, og til boring og gravering. Både CO2 og Nd / Nd-YAG lasere kan bruges til svejsning.

Almindelige varianter af CO2-lasere omfatter hurtig aksial strømning, langsomt aksial flow, tværgående strøm.

CO2-lasere er almindeligt "pumpes" ved at lede en strøm gennem gasblanding (DC-exciteret) eller ved anvendelse af radiofrekvensenergi (RF-exciteret). RF metode er nyere og er blevet mere populære. Da DC design kræver elektroder inde i hulrummet, kan de støder elektrode erosion og udpladning af elektrodemateriale på glasvarer og optik. Da RF resonatorer har ydre elektroder er de ikke tilbøjelige til disse problemer.

CO2-lasere anvendes til industriel laserskæring af mange materialer

Herunder stål, aluminium, rustfrit stål, titan, papir, voks, plast, træ og tekstiler. YAG lasere anvendes primært til skæring og scribing metaller og keramik.

Foruden strømkilden, kan typen af gasstrømmen påvirke ydeevnen ved laserskæring. I en hurtig aksial strømning resonator, blandingen af carbondioxid, helium og nitrogen cirkuleres med høj hastighed ved en turbine eller blæser. Tværgående flow lasere cirkulere gasblanding ved en lavere hastighed, hvilket kræver en enklere blæser. Slab eller diffusion afkølede resonatorer har en statisk gasfelt, der ikke kræver overtryk eller glas, der fører til besparelser på udskiftning turbiner og glasvarer.

Ved laserskæring skal laserens generator og ekstern optik (herunder fokus linse) kræver køling. Afhængaf systemets størrelse og konfiguration, kan spildvarme overføres af et kølemiddel eller direkte til luften. Vand er en almindeligt anvendt kølevæske, almindeligvis cirkuleret gennem en køler eller varmeoverførselssystem.

FAQ om laserskæring

Hvad er laserskæring?

Laserskæring er en kontaktfri bearbejdningsmetode, hvor en fokuseret laserstråle skærer materialer med meget høj præcision.

Hvilke materialer kan laserskæres?

Laserskæring kan anvendes på blandt andet stål, rustfrit stål, aluminium, kobber, messing, plast, træ og akryl.

Hvad er fordelene ved laserskæring?

Fordelene omfatter høj præcision, hurtig produktion, minimal materialespild, smalle skærespor, stor designfrihed og begrænset behov for efterbearbejdning.

Hvad er forskellen på fiberlaser og CO₂-laser?

Fiberlasere anvendes primært til metalskæring og er meget energieffektive, mens CO₂-lasere ofte anvendes til organiske materialer og visse plasttyper.

Hvor præcis er laserskæring?

Moderne laserskæremaskiner kan fremstille emner med meget små tolerancer og høj gentagelsesnøjagtighed, hvilket gør teknologien velegnet til præcisionskomponenter.

Hvilke brancher anvender laserskæring?

Laserskæring anvendes blandt andet inden for maskinindustrien, metalindustrien, elektronik, medico, bilindustrien, ventilation, energi og procesindustrien.

Kan laserskæring anvendes til prototyper?

Ja. Laserskæring er velegnet til både enkeltstyksproduktion, prototyper, små serier og højvolumenproduktion.

Kræver laserskårne emner efterbearbejdning?

I mange tilfælde er efterbearbejdningen minimal, fordi laserskæring giver rene og præcise skærekanter. Behovet afhænger dog af materialetype og kvalitetskrav.

Kan laserskæring automatiseres?

Ja. Moderne laserskæremaskiner kan integreres med automatiske pladelagre, robotter, CAD/CAM-systemer og øvrige produktionslinjer for at øge produktiviteten.

Hvad bør man overveje ved valg af laserskæringsleverandør?

Det er vigtigt at vurdere leverandørens maskinkapacitet, materialekompetencer, tolerancer, leveringstid, kvalitetsstyring og muligheder for at tilbyde efterbearbejdning som bukning, svejsning og montage.