Fremtiden for Metal Sheet Laser Cutting Technology
Laserskæring har også ændret sig i løbet af de sidste årtier. Først var der CO2-lasere. Disse regerede øverste for nogle få årtier, indtil en nykommer kom ind i scenen i form af fiberlasere.
Både CO2-lasere og fiberlasere har deres fordele og ulemper - CO2 ses ofte som en all-purpose laser, men mangler nogle gange i hastighed, mens fiber generelt er hurtigere, men hitsbarriere ved skæring af tykkere materialer. Kun for nylig har industrien set fiberlasere begyndt at indhente CO2 i form af materialetykkelser (se vores artikel i marts 2014, "The Next Leap in Fiber Laser Cutting").
Og nu arbejder OEM'er mod den næste generation af laserskæringssystemer ved hjælp af en ny type laser kaldet en direkte diode laser. Imidlertid er der kun en direkte diodelaser, der i øjeblikket er tilgængelig, at den faktisk er i stand til at skære stål. For øjeblikket anvendes de fleste diode laser systemer i operationer såsom varmebehandling og beklædning.
Ifølge Coherent giver HighLight 10000D, som er en del af virksomhedens Highlight D-Series-serie af direkte diode-laserkilder, op til 10 kW direkte diodeffekt ved 975 nm.
Asked for at forklare, hvad nøjagtigt diode lasere er, siger Frank Gaebler, Senior Product Marketing Manager for CO2 Lasers at Coherent, Inc., "Du har sikkert fået en plads inden for få meter fra dig nu, hvis du har en computer med en cd-, dvd- eller blu-ray-afspiller.
"Det er en halvleder enhed, der under de rigtige forhold udsender laserlys, snarere end usammenhængende lys som en LED ville, hvilket betyder, at det kan fokusere på et meget strammere sted."
Gaebler fortsætter med at sige, at bundlinjen er, at direkte diode lasere er meget elektriske effektive.
"For mængden af elektricitet, du sætter i, får du en hel del optisk kraft," uddyber han. "Det er i modsætning til de fleste andre typer lasere, hvor du måske kun får et par procent konvertering effektivitet - du sætter meget strøm, og du får en temmelig lille mængde lys."
Dette hus blev svejset ved hjælp af en direkte diode laser.
Tracey Ryba, produktchef for lasere hos TRUMPF North America, forklarer, hvad der gør diode lasere så forskellige.
"Uanset hvilken laser teknologi du taler om, har de de samme tre komponenter: det aktive medium, excitationen og det optiske hulrum," siger han. "Typisk har dioder været brugt til pumpning af fiber- eller disklaseren i løbet af de sidste 10 år, men da teknologien er ændret, har vi set en eksplosion af diode teknologi i strålekvaliteten eller diodens lysstyrke. Dette er forbedret dramatisk, så vi kan nu faktisk tage disse pumpedioder og parre dem lige ind i fibrene. På denne måde pumper du ikke længere mediet aktivt.
"Med CO2 bruger du elektricitet til at pumpe gasen; med fiber og disk bruger du dioder til at pumpe og nu er vi i stand til faktisk at tage den diode, der pumpede disse medier, tage diodlyset selv og kombinere det direkte i fiberen og levere det til arbejdsstykket. Det er virkelig, hvad udviklingen af diode teknologi har været i løbet af de sidste fem eller syv år; det har ændret landskabet. "Med andre ord skærer direct-diode lasere mellemmedlemmet, og dermed giver de meget højere effektivitetsgrader.
"Hvis du kigger på CO2-lasere, tilbyder de ca. 10 procent stikkontakt effektivitet," siger Ryba. "Fiber- og disklasere er ca. 30 procent effektive brænder med energibesparende strøm, mens diodlasere i øjeblikket er omkring 40 procent stikkontakt effektive og sandsynligvis nærmer sig nærmere 50 procent i de kommende år. Med diode lasere fjerner du stort set dele af laseren, og du bruger bare pumpedelen, så det bliver en meget effektiv proces. "
Sammen med den øgede stikkontakt effektivitet påpeger Gaebler også, at diode lasere genererer mindre varme. "For at kontrastere med CO2-lasere skal du have vand og køling, og køleapparaterne er større og mere komplekse end selve laseren, fordi du skal fjerne al denne varme - den bølgevarme, der produceres på grund af ineffektiviteten af omdannelsen fra elektricitet til lys. "
Ifølge TRUMPF giver TruDiode 6006 6000 W strøm ved en bølgelængde på 920-1040 nm, og den er designet til lasersvejsning, dyb indtrængningssvejsning, varmeledningssvejsning og lasersvejsning af plast.
I øjeblikket er de primære anvendelser af direkte diode lasere varmebehandling og beklædning, og for begge disse processer er direkte diode lasere yderst nyttige. I betragtning af deres unikke egenskaber tillader de brugere at selektivt opvarme alt materiale, som de arbejder med.
Gaebler giver et eksempel på varmebehandling. "Du kan opvarme en tandhjul, en værktøjskant eller noget lignende med denne laserstråle, og det opvarmer kun de første få mikron, især fordi det absorberes relativt godt. Du forvrænger ikke delen, og den anden ting er det, fordi du opvarmer det så selektivt, så snart du slukker for laseren slukker luften generelt det. Du kræver generelt ikke nogen form for aktiv slukning. Du har elimineret alle disse ekstra trin. Det blæser med en laser, det hærger præcis det sted, du vil have, og intet andet, og boom, du er færdig. Generelt er der minimal eller ingen efterbehandling nødvendig. Det er den store fordel. "
På grund af alle fordelene ved diode lasere, kan man undre sig over, hvorfor de endnu ikke er brugt til at skære metalplader. Svaret er, at direkte diode lasere i næsten alle tilfælde ikke er i stand til at producere den lysstyrke, der er nødvendig for skæreoperationer.
"Alle arbejder på det som det ultimative mål. Ikke kun TRUMPF, men alle virksomhederne, "siger Ryba. "Vi er allerede i stand til at gøre det i en lab-type miljø, så nu er det bare at få det til det industrielle niveau. Teknologien er forbedret for at få højere lysstyrke ud af dioder. Denne teknologi ændres hvert år, og som teknologien udvikler sig, vil vi bringe den til markedspladsen. "
Ryba forudser, at jobbutikkerne kunne se direkte diodelaser, der er i stand til at skære stål på markedet inden for de næste fem år. Det kan endda ske meget hurtigere, men under alle omstændigheder vil de næste mange år være meget interessante for laserskæringsteknologi, og landskabet er ved at blive revolutioneret.
