Materialen kunnen hun oppervlaktemicrostructuur niet veranderen, tenzij ze worden gesneden. Lasersnijden is een van de meest gebruikte technieken voor het snijden van materialen voor machinale bewerking. Het vergemakkelijkt het creëren van patronen in overeenstemming met ontwerpen en gewenste resultaten. Deze methode omvat het smelten, verbranden en verdampen van materialen in aanwezigheid van een sterke laserstraal. Hoewel dit proces zeer nuttig is, is het cruciaal om de vele voor- en nadelen van lasersnijden te begrijpen.
Het snijproces wordt uitgevoerd met behulp van een lasersnijder. De lasersnijder gebruikt een fijne laserstraal om het materiaal scherp te stellen. Voordat u begint met snijden, moet u echter een duidelijk doel voor ogen hebben op basis van uw ontwerp of patroon. Vroeger was het moeilijk om bepaalde harde materialen te snijden met conventionele processen. Met de komst van een lasersnijder is dit echter gemakkelijker geworden.
Hier leggen we je alles uit wat je moet weten over lasersnijden. We bespreken ook hoe het werkt en wat de voor- en nadelen ervan zijn.
Wat is lasersnijden en hoe werkt het?
Veel productiebedrijven gebruiken tegenwoordig machines met computergestuurde numerieke besturing (Cnumerical Numerical Control) om hun productieprocessen te versnellen. Deze apparaten maken gebruik van diverse processen, waaronder lasersnijdienstenAlle machines met computernumerieke besturing geven opdrachten aan machines nadat de gedigitaliseerde tekening is omgezet in een computertaal.
Deze taal voorziet het apparaat van de instructies die nodig zijn om de ontwerpen uit te voeren. De verbinding tussen de taal en de machine is vergelijkbaar met het sturen van een afbeelding naar een printer. Ook lasersnijmachines werken op dezelfde manier en kunnen ontwerpen snel voltooien.
Het ontwerp van het lasersnijproduct maakt het gebruik van 2D-vectorbestanden mogelijk om lasers te geleiden. Het bestaat uit een laserresonator. Deze resonator bevat glasvezels of, in bepaalde gevallen, een gasmengsel van kristallichamen. De door de ontwerper gebruikte snijmethode bepaalt de resonator waaruit het materiaal bestaat. De energietoevoer naar het mengsel start het snijproces. De laser wordt vervolgens gefocust nadat het mengsel door verschillende spiegellenzen is gegaan.
Hoe werkt lasersnijden?
Voordat we ingaan op de voor- en nadelen van lasersnijden, is het belangrijk om te begrijpen hoe het werkt. Lasersnijmachines werken op een vergelijkbare manier als CNC-machines, maar met een laser met een hoger vermogen. De laser geleidt het materiaal of de straal met behulp van CNC en optica. Het apparaat snijdt in het materiaal en bestuurt de bewegingen met behulp van de gegeven CNC- of G-code.
Het materiaal smelt, verdampt en verbrandt nadat de laserstraal is gefocust. Bovendien kunt u een hoogwaardig afgewerkt randoppervlak bereiken door het materiaal met gas te bestralen. De vorming van een laserstraal vindt plaats in een gesloten container door lasermaterialen te activeren met lampen of elektrische ontlading.
Na interne reflectie door een gedeeltelijke spiegel worden de lasermaterialen versterkt. Dit proces gaat door totdat er voldoende energie is verzameld in de vorm van coherent monochromatisch licht. Door glasvezel of spiegels te gebruiken om het werkgebied te focussen, wordt de intensiteit van het licht verbeterd.
De diameter van een laserstraal is op het dunste punt minder dan 0,32 mm. De snedebreedte kan daarentegen wel 0,10 mm bedragen. Dit hangt echter af van de dikte van het materiaal. Als het snijden met de lasersnijmachine niet bij de rand van het materiaal begint, gebruik dan het perforatieproces.
Door de perforatiemethode kan de laser met hoog vermogen een gat in het materiaal maken. Het doorbranden van een roestvrijstalen plaat van 13 mm duurt bijvoorbeeld 5 tot 15 seconden.
Belangrijkste voordelen van lasersnijden
Lasersnijden heeft echte voordelen. Deze komen naar voren wanneer uw materiaal-, dikte- en kwaliteitsbehoeften aansluiten bij het proces. Hieronder vindt u voor elk voordeel de reden en de voorwaarden waaronder het waar is.
Hoge precisie en smalle snede
Lasersnijden kan zeer nauwkeurige contouren creëren. Dit komt doordat de straal smal is en de beweging CNC-gestuurd is. In echte werkplaatsen hangt de haalbare tolerantie af van de machineklasse en -dikte. Het hangt ook af van het thermische gedrag. Maar het is vaak goed genoeg om latere bewerkingen op 2D-profielen te verminderen. Dit werkt het beste voor onderdelen met een strakke geometrie, gaten en consistente snijkanten.
Hoge snelheid op dunne tot middeldikke diktes
Lasersnijden is snel voor dunne tot middeldikke materialen. Het proces is continu, contactloos en sterk geautomatiseerd. Complexe vormen snijden vaak goed omdat het "gereedschap" niet verandert. Dit is het meest geschikt voor de productie van geneste platen. Doorvoer is in deze gevallen belangrijker dan diepe 3D-elementen.
Uitstekende herhaalbaarheid
Herhaalbaarheid is een belangrijke reden om lasersnijden in de productie te gebruiken. Zodra u de parameters instelt, kan het proces consistente onderdelen produceren. Deze parameters omvatten materiaal, gas, focus en snelheid. Dit is het meest geschikt voor serieproductie. Bij deze taken moeten identieke onderdelen overeenkomen zonder constante nabewerking.
Contactloos snijden
De balk snijdt. Dit betekent dat er geen snijkracht van een roterend gereedschap nodig is. Er is ook geen snijkant die kan slijten. Dit is handig wanneer een onderdeel delicate kenmerken of dunne lijven heeft. Deze methode is het meest geschikt voor complexe profielen. Deze onderdelen zouden bij mechanisch snijden gaan trillen, buigen of bramen.
Flexibele complexiteit
Een lasersnijder heeft geen nieuw gereedschap nodig voor een nieuwe contour. De complexiteit is dus vooral een kwestie van programmeren en stabiliteit. Dit maakt complexe 2D-profielen niet automatisch duurder. Dit is het meest geschikt voor frequente ontwerpwijzigingen, prototypes en nestingen met gemengde onderdelen.
Materiaalgebruik
Lasersnijden werkt goed met nestingsoftware. Het verbetert vaak het plaatgebruik en vermindert de hoeveelheid afval. De besparingen zijn zichtbaar wanneer u herhaaldelijk nestingen uitvoert. Ze zijn ook zichtbaar wanneer de materiaalkosten een groot deel van de totale kosten uitmaken. Dit is het meest geschikt voor plaatprogramma's met een hoog volume en dure materialen.
Automatiseringspotentieel
Lasersnijden past perfect in CNC-workflows. Het kan worden geïntegreerd met laad- en lossystemen. Zelfs zonder volledige automatisering vermindert het vaak de handmatige arbeid. Dit geldt zeker in vergelijking met snijsystemen met meerdere stappen. Het werkt het beste voor productiecellen die gericht zijn op een voorspelbare doorvoer.
Belangrijkste nadelen en beperkingen
De nadelen van lasersnijden hebben vooral te maken met de procesgrenzen. Denk hierbij aan dikte, hitte, dampen en gevoeligheid voor de instellingen. Door deze grenzen te begrijpen, voorkomt u slechte kwaliteit, veiligheidsproblemen en onverwachte kosten.
Dikte- en productiviteitslimieten
Lasersnijden kan dik metaal snijden. Maar de productiviteit en de snijkantkwaliteit nemen meestal af naarmate de dikte toeneemt. De praktische "maximale dikte" is niet één getal. Deze hangt af van het laservermogen, de materiaalsoort, het gas en de kwaliteitsvereisten. Uw werkbereik kan beperkt zijn als uw specificatie een zeer schone snijkant op dikke platen vereist.
Hitte-effecten op randen
Lasersnijden is een thermisch proces. Het kan een warmtebeïnvloede zone (HAZ) creëren. Het kan ook oxidatie of verkleuring van de rand veroorzaken. Dit is afhankelijk van het gas en het materiaal. Slak, microbramen en een taps toelopende rand zijn veelvoorkomende problemen in de werkplaats wanneer parameters afwijken. Als uw volgende stap lassen of coaten is, is de conditie van de rand niet alleen cosmetisch. Het kan ook de prestaties beïnvloeden.
Reflecterende/probleemmaterialen
Sommige materialen vormen een uitdaging. Dit kan te wijten zijn aan reflectie, geleidbaarheid, coatings of oneffen oppervlakken. Zelfs als een materiaal "snijdbaar" is, kan het een strakkere controle nodig hebben. Dit geldt voor focus-, gas- en doorboorstrategieën. Als stabiliteit belangrijk is, kunt u in deze gevallen rekenen op extra ontwikkeltijd.
Dampen en veiligheidseisen
Lasersnijden kan dampen en deeltjes genereren. Sommige materialen, zoals bepaalde kunststoffen en gecoate platen, produceren gevaarlijke gassen. Een veilige laseropstelling vereist goede afzuiging en filtratie. Ook zijn er regels voor materialen vereist. Dit is geen optie. Door dit over te slaan, kunt u een goed proces snel omtoveren tot een gevaar in de werkplaats.
Vooruitbetalings- en operationele kosten
Industriële lasersnijders vereisen een grote initiële investering. De bedrijfskosten bestaan niet alleen uit elektriciteit. Ook het gebruik van hulpgas, onderhoud van optica en verbruiksartikelen dragen bij aan de kosten per onderdeel. Ook stilstand en operatortijd dragen bij. Een onderhoudsbeurt kan kosteneffectief zijn als u de apparatuur niet zelf hoeft aan te schaffen. Maar de prijs kan snel stijgen voor dikke platen, strenge specificaties en lastige materialen.
Procesgevoeligheid
Lasersnijden is niet altijd een kwestie van 'op start drukken en wegwezen'. Slechte instellingen kunnen leiden tot verbranding, zware metaalslak of ruwe randen. Ze kunnen ook een inconsistente snede veroorzaken. De vaardigheid van de gebruiker is het allerbelangrijkste bij het stansen. Dit geldt ook bij het snijden van dikke platen of reflecterende materialen.
Wanneer is lasersnijden de juiste keuze?
Lasersnijden is de juiste keuze voor onderdelen met voornamelijk 2D-doorsnedes. Het is ook de juiste keuze wanneer precisie, snelheid en herhaalbaarheid uw prioriteiten zijn. Gebruik deze snelle checklist om te beslissen.
- Uw onderdeel is een 2D-profiel (plaat/plaat) of buisprofiel. Het is niet geschikt voor diepe 3D-bewerking.
- Randkwaliteit en maatvoeringconsistentie zijn belangrijk voor een hele partij.
- U hebt complexe contouren nodig zonder speciaal gereedschap.
- Het nesten van materialen en het verminderen van afval hebben een grote invloed op de kosten.
- Uw materiaal en dikte passen binnen een stabiel procesvenster voor uw kwaliteitsbehoeften.
Als meerdere onderdelen 'Nee' zijn, kan lasersnijden nog steeds werken. Maar u moet wel rekening houden met meer afstemming. U kunt ook te maken krijgen met hogere kosten per onderdeel of concessies aan het uiterlijk van de randen.
|
Probleem dat u ziet |
Meest voorkomende drivers |
Eerste richting om te controleren |
|---|---|---|
|
Zware slak/slak aan de onderrand |
snelheid te laag/hoog, gasstroom/-druk uit, focuspositie, dikte bijna op limiet |
assistentiegasinstellingen, focushoogte, snelheidsstabiliteit |
|
Brandplekken / verkleuring |
gaskeuze, warmte-invoer, langzame hoeken, prikinstellingen |
gastype, hoekbehandeling, doorboorstrategie |
|
Ruwe strepen / inconsistente snede |
onstabiele snede, verontreiniging, slecht parametervenster |
materiaaloppervlak, optische toestand, parameterafstemming |
Conclusie
Vanuit ons perspectief op Yonglihao Machinery, De voor- en nadelen van lasersnijden zijn een kwestie van procesgrenzen. Wanneer het materiaal, de dikte en de snijrandvereisten binnen een stabiel bereik vallen, levert lasersnijden de gewenste resultaten. Het biedt precisie, herhaalbaarheid en snelheid met weinig gereedschap. Wanneer u dit bereik overschrijdt, kan het proces kostbaar en inconsistent worden. Dit gebeurt bij dikke platen, moeilijke materialen of een zwakke rookgasafvoer.
Als u een lasersnijdienst overweegt of uw eigen workflow plant, begin dan eerst met de randvoorwaarden. Optimaliseer vervolgens voor snelheid en kosten. Die volgorde voorkomt de meeste problemen.
Veelgestelde vragen
Is lasersnijden altijd de meest precieze optie?
Nee. Lasersnijden is nauwkeurig, maar de uiteindelijke nauwkeurigheid hangt af van de machine, de dikte en de warmte-effecten. Het kan uitstekend geschikt zijn voor dunne tot middeldikke profielen. Maar dikkere platen en strenge randvereisten kunnen het bereik verkleinen. Koppel "precisie" altijd aan uw materiaal, dikte en inspectiemethode.
Waarom heeft de dikte zoveel invloed op de snijkwaliteit?
Dikker materiaal is moeilijker te smelten en door de snede te krijgen. Naarmate de dikte toeneemt, worden warmtestroom en gasafvoer gevoeliger. Dit verhoogt het risico op slakvorming en tapsheid. Daarom kunnen instellingen die er op dunne plaat prachtig uitzien, mislukken op dikke platen.
Wat zijn de meest voorkomende nadelen bij dagelijkse productie?
De meest voorkomende productieproblemen zijn slakvorming, randoxidatie en parametergevoeligheid. Deze zijn meestal te wijten aan gasinstellingen, focuspositie of de oppervlakteconditie van het materiaal. Goede procesbeheersing lost meer problemen op dan alleen het toevoegen van meer vermogen.
Heb ik echt rookafzuiging nodig als ik alleen metaal zaag?
Ja. Bij het snijden van metaal komen nog steeds deeltjes en dampen vrij. Sommige coatings brengen extra gevaren met zich mee. Zelfs als het gas niet erg giftig is, vormen fijnstofdeeltjes een gezondheidsrisico. Ze vormen ook een probleem bij het schoonmaken. Goede ventilatie en filtratie beschermen mensen, optica en de productieve tijd.
Wanneer is een lasersnijservice kosteneffectiever dan de aanschaf van een machine?
Een service is vaak kosteneffectiever wanneer uw volume onzeker is of opdrachten sterk variëren. U vermijdt hiermee de aanschaf van apparatuur, terwijl u per opdracht betaalt. Als uw werk stabiel, repetitief en omvangrijk is, kan het verstandig zijn om een machine te bezitten. Dit geldt alleen als u deze kunt bemannen en onderhouden.
