أفضل 7 مواد للقطع بالليزر | الدليل الشامل

مواد القطع بالليزر عبارة عن صفائح ولفائف يمكنك قصها أو تحديدها أو نقشها باستخدام الليزر. هدفنا هو تلبية احتياجاتك من حيث الحواف والدقة والسلامة. في شركتنا، نحن... خدمة النماذج الأولية. يُعدّ القطع بالليزر عملية أساسية لإنتاج أجزاء سريعة وقابلة للتكرار. في مرحلة النماذج الأولية، لا نختار المواد بناءً على مظهرها، بل نختار ما يُقطع بدقة، ويحافظ على ثباته، ويضمن سلامته. يُغطي هذا الدليل مواد القطع بالليزر وقواعد عملية لاختيارها، مما يُساعدك على اختيار المواد بسرعة أكبر وتجنب إعادة العمل.

ما هي مواد القطع بالليزر؟

تمتص مواد القطع بالليزر طاقة الليزر بطريقة يمكننا التحكم بها، مما يجعل القطع نظيفًا ودقيقًا. لا تُعتبر المادة "مناسبة" إلا إذا اجتازت ثلاثة اختبارات: جودة القطع، والثبات، والسلامة. في حال اختيار مادة خاطئة، ستظهر عيوب شائعة، مثل احتراق الحواف أو انصهارها، وتشوه الأجزاء، وعدم انتظام عرض القطع، بالإضافة إلى خطر انبعاث الأبخرة. في مرحلة النماذج الأولية، تُهدر هذه المشاكل الوقت مرتين: الأولى أثناء القطع، والثانية لإصلاحه، بما في ذلك الصنفرة والتنظيف وإعادة القطع وتصحيح التركيب.

يساهم اختيار المواد الجيدة في خفض التكاليف الخفية. إذ تحصل على عدد أكبر من القطع من كل لوح، وتقلل من نسبة القطع المعيبة، ويصبح التجميع أكثر دقة. لهذا السبب، نبدأ دائمًا عملية القطع بالليزر بفحص سريع للمواد، حتى قبل مناقشة السرعة أو السعر.

كيفية تفاعل المواد مع الليزر

تُقطع المواد بكفاءة عالية عندما تمتص طول موجة الليزر، حيث تُحوّل هذه الطاقة إلى انصهار أو تبخير أو احتراق مُتحكم به على طول مسار القطع. يصبح القطع غير مستقر إذا عكست المادة كمية كبيرة من الطاقة، أو إذا انتشرت الحرارة بسرعة كبيرة. على سبيل المثال، تُبدد بعض المعادن الحرارة بعيدًا عن القطع، مما قد يتطلب طاقة أكبر ويؤثر على حواف القطع. بعض أنواع البلاستيك تلين وتتدفق عائدةً إلى القطع، مما يُنتج حافة لزجة بدلًا من حافة حادة.

عمليًا، نتحقق أولًا من بعض الخصائص. تؤثر الكثافة والتماسك الداخلي على مدى دقة القطع. كما تؤثر الإضافات والحشوات والطلاءات وطبقات الغراء على الدخان والبقايا ولون الحواف. لهذا السبب، قد تتصرف ورقتان "متشابهتان" من موردين مختلفين بشكل مختلف تمامًا.

نحن أيضًا قم بمطابقة مصدر الليزر تُستخدم ليزرات ثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في معالجة العديد من المواد غير المعدنية، بما في ذلك الخشب والأكريليك والورق والمنسوجات. تمتص هذه المواد الطاقة بكفاءة عالية، مما يُنتج حوافًا نظيفة. أما ليزرات الألياف، فهي شائعة الاستخدام في معالجة المعادن، حيث تتصل الطاقة بها بشكل أكثر فعالية. يمكن لأنظمة الثنائيات أن تُناسب بعض المواد غير المعدنية، إلا أن المواد الشفافة وبعض التشطيبات قد تتفاعل بشكل مختلف، وذلك تبعًا لطول موجة الليزر وحالة السطح.

الأنواع الرئيسية لمواد القطع بالليزر

هناك سبعة أنواع رئيسية من مواد القطع بالليزر شائعة الاستخدام في النماذج الأولية والتصنيع.

ألواح خشبية (خشب رقائقي/خشب ليفي متوسط الكثافة)

ألواح الخشب مواد عضوية سهلة القطع، لكن النتيجة تعتمد على نوع الراتنج والغراء المستخدم. يُعدّ الخشب الرقائقي والخشب الليفي متوسط الكثافة (MDF) من المواد الشائعة في صناعة النماذج الأولية، فهما رخيصان ومتوفران وسهلان القطع. يُناسبان صناعة القوالب والنماذج المعمارية والقوالب والتجهيزات. لكنهما ليسا الخيار الأمثل إذا كنت بحاجة إلى قطع خالية تمامًا من رائحة الدخان أو قطع آمنة للاستخدام مع الطعام. كما أنهما يحتاجان إلى تشطيبات خاصة للاستخدام الخارجي. قد يتلف الخشب الرقائقي أيضًا إذا لم يكن الغراء المستخدم متوافقًا مع الليزر، مما يؤدي إلى قطع غير مكتملة واحتراق شديد.

في ورشتنا، نعتبر اختيار الخشب مسألة تتعلق بجودة الألواح، لا بنوع الخشب. فالخشب الليفي متوسط الكثافة (MDF) الأملس سهل الاستخدام. أما الخشب الرقائقي فيحتاج إلى طبقات قشرة متينة وغراء مناسب. وغالبًا ما يُحدث استخدام الهواء المضغوط وشريط التغطية فرقًا كبيرًا بين حافة نظيفة وحافة متسخة.

الأكريليك (المصبوب/المبثوق)

الأكريليك (PMMA) نوع من البلاستيك يتميز بحواف نظيفة ولامعة. وهو مادة شائعة الاستخدام في صناعة اللافتات، وأغطية المصابيح، وأجزاء العرض، واللوحات الزخرفية. عادةً ما يكون قطع الأكريليك المصبوب أكثر دقة، كما أن حوافه تبدو أكثر وضوحًا. أما الأكريليك المبثوق، فقد يُعاني من مشاكل في الحواف ناتجة عن الإجهاد، وقد يتطلب توازنًا مختلفًا بين السرعة والطاقة. لا يُعد الأكريليك خيارًا مناسبًا للأجزاء ذات التركيبات المحكمة التي تتطلب مقاومة للصدمات، كما أنه لا يُناسب درجات الحرارة العالية.

في صناعة الأكريليك، يُعدّ التحكم في الحرارة أهم من استخدام القوة. فالطاقة الزائدة أو السرعة البطيئة قد تُسبب ضبابية وفقاعات، كما تُوسّع نطاق المناطق المتأثرة بالحرارة. ويُعدّ التهوية الجيدة أمراً بالغ الأهمية أيضاً، إذ تُشكّل الأبخرة واللهب خطراً حقيقياً في حال عدم إدارة القطع بشكل سليم.

المعادن (الفولاذ/الفولاذ المقاوم للصدأ/الألومنيوم)

يُفضّل استخدام القطع بالليزر للمعادن للحصول على أشكال دقيقة وأجزاء قابلة للتكرار. يُعدّ الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم من المعادن الشائعة الاستخدام. نستخدمها في صناعة الأقواس والهياكل والإطارات والألواح. يعتمد اختيار المعدن "الأفضل" على العمليات اللاحقة للقطع، والتي تشمل الثني واللحام والتشطيب ومقاومة التآكل. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومته العالية للتآكل، بينما يُناسب الفولاذ الطري الأجزاء الهيكلية ذات التكلفة المنخفضة. أما الألومنيوم، فهو مناسب للتصاميم خفيفة الوزن، ولكنه قد يكون أكثر حساسية لشوائب الحواف وكيفية انعكاس الليزر عنه.

تعتمد جودة قطع المعادن على الغاز المساعد، وموضع التركيز، ومعدل التغذية الثابت. يُمكن للأكسجين تسريع عملية القطع في بعض أنواع الفولاذ. ويُستخدم النيتروجين غالبًا للحد من الأكسدة في الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. نُخطط لحالة حافة القطع بناءً على عمليات المعالجة اللاحقة، مثل الطلاء أو اللحام.

جلد

الجلد مادة مرنة يمكن قصها بالليزر دون تمزق. يُستخدم عادةً في صناعة المحافظ، والبطاقات، والملصقات، والأحزمة. يُعدّ الشكل الخارجي النظيف مهمًا لهذه المنتجات. يُصبح الجلد أقل ملاءمةً عندما تكون الرائحة وبقايا الدخان غير مقبولة. كما قد لا يكون مناسبًا إذا كان المنتج يتطلب استيفاء معايير صارمة لجودة الهواء. بعض أنواع الجلود والتشطيبات قد تُنتج دخانًا كثيفًا ولونًا غير متجانس للحواف.

نحن ننظر إلى الجلد كنظام "مادة بالإضافة إلى تشطيب". يختلف الجلد الطبيعي عن الجلد المطلي في خصائصه. أما الجلد الصناعي، فيختلف اختلافًا كبيرًا بناءً على البوليمر الأساسي الذي يتكون منه. عادةً ما يكون اختبار زاوية صغيرة أسرع من التخمين.

المنسوجات (الطبيعية/الاصطناعية)

يمكن قص المنسوجات بسرعة فائقة باستخدام الليزر. وفي بعض الأقمشة الصناعية، تعمل هذه العملية أيضًا على إغلاق الحواف. يمكن قص القطن والصوف والأقمشة الطبيعية الأخرى بدقة. أما الأقمشة الصناعية فقد تنصهر وتندمج عند الحواف. تُعد المنسوجات خيارًا ممتازًا للقوالب والحشوات ونماذج المنتجات الناعمة. لكنها ليست خيارًا مناسبًا عندما تكون المادة حساسة جدًا للحرارة. كما أنها تفشل عندما يكون الفرق بين "القص النظيف" و"الاحتراق" ضئيلًا للغاية.

في مجال المنسوجات، يُعدّ التحكم في كثافة الطاقة وسرعتها من أهم العوامل. يجب ضبط نظام المساعدة الهوائية لإزالة الدخان دون رفع القماش. كما نخطط لتوزيع القطع لتجنب تحرك القطع الصغيرة السائبة أثناء القص.

ورق/كرتون

تمتص المواد الورقية طاقة الليزر جيدًا وتقطع بسرعة. يُعدّ الكرتون والورق المقوى مثاليين لنماذج التغليف الأولية والقوالب والنماذج السريعة. لكنهما غير مناسبين عند الحاجة إلى عدم تغير لون الحواف. كما أنهما لا يُجديان نفعًا إذا كان التصميم يُنتج العديد من القطع الصغيرة المتحركة. ويُشكل الورق أيضًا خطرًا للحريق لأنه يشتعل بسهولة إذا كانت إعدادات الليزر قوية جدًا.

للحصول على نتائج دقيقة، نستخدم طاقة أقل وسرعة أعلى. كما نستخدم طريقة ثابتة لتثبيت المادة. الهدف هو قطع المادة، وليس حرق حوافها. يمكن لشبكة اختبار صغيرة أن توفر الكثير من الأوراق المهدرة.

مطاط (أنواع آمنة للاستخدام مع الليزر)

يُستخدم المطاط في صناعة الطوابع والوسادات وبعض الأجزاء المرنة، ولكن يجب اختياره بعناية. ينبغي استخدام أنواع المطاط الآمنة للاستخدام مع الليزر فقط. التهوية ضرورية لأن الأبخرة قد تكون قوية. لا يُنصح باستخدام المطاط إذا لم تكن على دراية بتركيبته، كما أنه غير مناسب إذا كان يحتوي على الهالوجينات أو إضافات أخرى ضارة. بعض الصفائح الشبيهة بالمطاط مصنوعة في الواقع من مادة PVC، والتي لا يجب قطعها بالليزر مطلقًا.

عندما يكون المطاط هو الخيار الأمثل، يمكن للقطع بالليزر إنتاج تفاصيل دقيقة، وهو أمر يصعب تحقيقه بالقطع الميكانيكي. يكمن السر في التحكم بالدخان، ومنع تراكم الرواسب، والحفاظ على نظافة عدسات الليزر.

قراءة إضافية: قطع البلاستيك بالليزر | المواد والنصائح والخدمات

كيف نختار المواد المناسبة للمشروع

يبدأ اختيار المادة بتحديد هدفك. إذا كانت الأولوية لمظهر الحواف، فإننا نميل إلى المواد التي تُقطع بدقة. أما إذا كانت الأولوية للوظيفة، فإننا نركز على الخصائص الميكانيكية والخطوات اللاحقة كالثني. كما نتحقق من مدى توفر المادة في المصنع. هل يمكنك الحصول على اللوح بثبات؟ هل يتوفر بالسماكة المطلوبة؟ هل سيتشوه أثناء أو بعد القطع؟ غالبًا ما تفشل النماذج الأولية بسبب عدم التوفر وعدم الثبات، وليس فقط بسبب نظرية المواد.

إليكم قائمة مرجعية بسيطة نستخدمها:

• متطلبات الحافة: مصقول، أو غير لامع، أو جاهز للطلاء، أو جاهز للحام
• متطلبات التسامح: مقاس فضفاض، أو مقاس مضغوط، أو مقاس حرج للمحاذاة
• بيئة: داخلي، خارجي، الأشعة فوق البنفسجية، الرطوبة، درجة الحرارة
• أمان: أبخرة، خطر نشوب حريق، مواد مضافة غير معروفة
• الخطوات اللاحقة: الثني، والربط، والطلاء، والتجميع

إذا أرسلت لنا رسمًا توضيحيًا، فإن ذكر النقاط المذكورة أعلاه سيُسرّع من عملية تقديم عرض السعر. كما سيُمكّننا ذلك من اقتراح مادة تُناسب تصميمك وعملية التنفيذ.

السماكة وقواعد التصميم التي تؤثر على جودة القطع

يؤثر سُمك المادة على كل شيء، فهو يؤثر على استهلاك الطاقة وتدفق الحرارة. عادةً ما تحتاج المواد السميكة إلى طاقة أكبر وسرعة أبطأ، كما تتطلب تحكمًا أدق في تركيز غاز التبريد. لكن العديد من مشاكل الجودة تنجم عن تفاصيل التصميم، وليس السُمك فقط. فالثقوب الصغيرة جدًا، والزوايا الداخلية الحادة، والجسور الرقيقة قد تُسبب ارتفاع درجة الحرارة والتشوه. كما أن التباعد الضيق بين الأجزاء قد يُسبب تراكمًا موضعيًا للحرارة، مما يؤدي إلى انحراف عرض القطع وزيادة تغير لون الحواف.

بعض العادات البسيطة تُحسّن نتائج القطع بالليزر. حافظ على التفاصيل الصغيرة متناسبة مع سُمك المادة. تجنّب القطع الرقيقة جدًا التي قد تنكسر أثناء القطع. بالنسبة للمعادن، ضع في اعتبارك اتجاه النتوءات. فكّر فيما إذا كانت الحافة بحاجة إلى أن تكون خالية من الأكسيد قبل الطلاء أو اللحام. بالنسبة للخشب والورق، ضع في اعتبارك تغييرًا طفيفًا في لون الحافة. حدّد ما إذا كنت ستُغلّف الحافة أو تُنهيها.

إذا كنت غير متأكد، فإن استخدام قسيمة اختبار سريعة هو الخيار الأمثل. شريط صغير ذو أصغر الثقوب وأضيق المنحنيات غالبًا ما يُظهر الحد الحقيقي. وهو أسرع من أي دليل عام.

المواد التي يجب تجنبها والبدائل الأكثر أماناً

بعض المواد لا يُنصح بقطعها بالليزر، فقد تُطلق غازات خطرة، أو تشتعل بسهولة، أو تُلحق الضرر بالمعدات. لا نستخدم الليزر في معالجة البولي فينيل كلوريد (PVC) أو الفينيل الذي يحتوي على الكلور، فقد يُطلق غازات سامة ومُسببة للتآكل، تُلحق الضرر بالمشغلين والآلات على حد سواء. كما نتجنب استخدام ألواح "المطاط" المجهولة إذا لم نكن على دراية بمكوناتها، فالعديد منها مصنوع من البولي فينيل كلوريد (PVC). بعض أنواع الرغوة والبلاستيك قد تنصهر، أو تشتعل، أو تُطلق أبخرة ضارة. المواد المطلية قد تكون خطيرة أيضًا إذا لم تكن على دراية بتركيب الطلاء الكيميائي.

إذا كان تصميمك يستخدم مادةً مقيدة الاستخدام، فإن أفضل حل هو استبدالها. غالبًا ما يُستخدم الأكريليك بدلاً من البولي كربونات في عمليات القطع بالليزر. ويمكن استخدام ألواح البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) بدلاً من بعض أنواع البلاستيك الشبيهة بالفينيل. كما تُستخدم أنواع المطاط الآمنة للاستخدام مع الليزر بدلاً من أنواع المطاط المستخدمة في الطوابع والتي قد تكون غير آمنة. يكمن السر في الحفاظ على الوظيفة مع إزالة أي مخاطر تتعلق بالسلامة.

خاتمة

لا تقتصر مواد القطع بالليزر على مجرد "الأشياء التي يمكن لليزر قطعها". بل هي مواد تُقطع بدقة، وتحافظ على ثباتها، وتكون آمنة عند اتباع العملية الصحيحة. خدمة القطع بالليزر, نختار المواد بناءً على توافق هدفك مع خصائصها. يقلل هذا النهج من الحاجة إلى إعادة العمل ويُسرّع دورة إنتاج النموذج الأولي. قبل إرسال الرسم، تأكد من نوع المادة وسماكتها ومتطلبات الحواف وأي خطوات لاحقة. إنها أسهل طريقة للحصول على قطع نظيف من المحاولة الأولى.

التعليمات

ما هي المواد الشائعة المستخدمة في القطع بالليزر؟

أكثر المواد شيوعاً هي ألواح الخشب (الخشب الرقائقي/MDF)، والأكريليك، والمعادن. كما تحظى المواد الورقية والكرتونية وبعض المنسوجات بشعبية أيضاً. وهي متوفرة بكثرة على شكل ألواح ويمكن قصها بسهولة.

لماذا يكون قطع الخشب الرقائقي صعباً في بعض الأحيان؟

يصعب تقطيع الخشب الرقائقي عندما تتفاعل المواد اللاصقة أو الفراغات أو العقد بشكل سيئ مع الحرارة. غالبًا ما تكون جودة اللوح ونوع المادة اللاصقة أهم من مجرد تسمية "الخشب الرقائقي". عادةً ما يكون الخشب الرقائقي المُصنّع بتقنية الليزر أكثر قابلية للتنبؤ.

هل يمكنني قص الأكريليك الشفاف باستخدام أي نوع من الليزر؟

يعتمد قطع الأكريليك الشفاف على مصدر الليزر. عادةً ما تكون أنظمة الليزر التي تعمل بثاني أكسيد الكربون فعالة في قطع الأكريليك. أما بعض مصادر الليزر الأخرى فقد تواجه صعوبة في قطع المواد الشفافة أو قد تحتاج إلى إعدادات مختلفة.

ما هي المواد التي لا يجب قطعها بالليزر مطلقاً؟

لا تستخدم الليزر لقطع مادة PVC أو الفينيل باستخدام الكلور، فقد ينتج عن ذلك غازات سامة ومسببة للتآكل. كما أن أنواع البلاستيك غير المعروفة وبعض أنواع الرغوة قد تكون غير آمنة دون فحصها أولاً.

كيف أختار بين الأكريليك، والخشب المضغوط متوسط الكثافة (MDF)، والمعدن؟

اختر الأكريليك لضمان وضوح الرؤية. اختر MDF لانخفاض التكلفة وسرعة التنفيذ. اختر المعدن لضمان المتانة والأداء الوظيفي. كما يجب أن تؤثر خطواتك اللاحقة، مثل الثني أو الطلاء، على قرارك.