Применение лазерных резаков: от дерева до авиакосмической промышленности

Существует много материалов, которые можно резать лазерным резаком: от дерева до пластика, от стали до керамики.

Давайте посмотрим на широкий спектр применения лазерной резки:

Авиация и авиакосмическая промышленность

Авиация и лазерная резка всегда были тесно связаны. Помните, Boeing была среди первых компаний, использовавших технологию лазерной резки для своих двигателей в 1970-х.

Авиация и космические полеты действительно предъявляют наивысшие требования к материалам и технологиям: современные двигатели должны достигать все более высокой производительности при одновременном снижении расхода топлива. Использование материалов с улучшенной прочностью и сниженной плотностью — самый эффективный способ достижения этой цели, и лазерная обработка материалов доказала свою пригодность для этих амбиций.

В авиации и авиакосмической промышленности мощности лазеров составляют порядка нескольких сотен ватт до нескольких тысяч ватт. Они используются для резки и плавленной сварки листов сплавов и суперсплавов, сверления глубоких отверстий турбинных двигателей, ремонта лопаток газовых турбин авиадвигателей, сверления на лету панелей обледенения и термической обработки поверхностей. Благодаря этим технологиям двигатели могут эффективно работать при высоких температурах.

Авиация и авиакосмическая промышленность теперь даже используют ультрабыстрые лазерные резаки. Существует два типа ультрабыстрых лазеров: пикосекундные (1×10⁻¹² секунды) и фемтосекундные (1×10⁻¹⁵ секунды). Их экстремально короткая длительность импульса обеспечивает пиковую мощность, достигающую гигаватт, позволяя практически всем видам материалов мгновенно разрушаться под лазерным облучением.

Советы:

• Улучшает прочность материала, но снижает его плотность.
• Обработка высокоуниверсальна: настройкой лазерных параметров можно достичь множества задач, таких как резка, сверление, сварка и наплавление на одном станке.

Фотовольтаические панели

Изготовление фотовольтаических панелей требует несколько тонких слоев проводящих и фотоактивных материалов. Эти слои затем структурируются, сверлятся и соединяются кабелями.

Лазеры используются для удаления краев на тонкопленочных солнечных элементах. Для защиты тонкопленочных солнечных модулей от коррозии и долговременных коротких замыканий, слоистая система на крае модуля удаляется и ламинируется. В 2000-х годах вся солнечная индустрия перешла на лазеры для удаления этой долей миллиметров полупроводникового материала с краев кремниевой пластины, который иначе привел бы к нежелательным коротким замыканиям по краям.

В этом процессе лазерный луч работает со скоростью более 700 мм в секунду, с очень низким риском короткого замыкания. Это намного надежнее, чем любые другие техники на рынке до сих пор, лучше, чем песчаная струя, например.

Вторая операция, успешно выполненная лазерами при изготовлении солнечных панелей — сверление солнечных элементов. Лазер работает бесконтактно и может быстро встать в позицию, не создавая никакого механического напряжения. Тысячи отверстий можно просверлить за секунду.

Советы:

• Создает экстремально малые и точные солнечные элементы.
• Недешево.
• Очень мало времени затрачивается.
• Легко интегрируется в производственную линию.
• Бесконтактный, точный и безопасный процесс.
• Очень низкий риск короткого замыкания.
• Намного надежнее любых других техник на рынке до сих пор.

Мода

Лазерный резак раньше был зарезервирован для дизайнов высшей моды, но технология теперь более доступна производителям. Теперь чаще видеть лазерно-резанный шелк и кожу в готовых к ношению подиумных коллекциях или у ритейлеров вроде Topshop или ASOS.

В общем, лазерная резка лучше работает на синтетических тканях; пластики в этих текстилях плавятся в процессе, что приводит к герметичному, идеальному краю, который не расхлебывается. Натуральные ткани с другой стороны слегка портятся от тепла лазера, удерживая волокна на месте. Это обычно приводит к потемнению на краю реза, даже если корректировки можно сделать в зависимости от ткани и силы лазера, чтобы потенциально устранить любые следы.

Лазер также отлично работает на коже. Например, французский седлар и дизайнер Hermès приобрел несколько лазеров в свои мастерские и использует их для вырезки деталей из кожи. Ремесленники теперь могут вырезать четыре-пять сумок из одной кожи благодаря этой точной технологии, не теряя столько своего драгоценного и дорогого материала, сколько теряли при резке лезвиями.

Советы:

• Высокая точность.
• Чистые лазерные резы.
• Герметичные края ткани для предотвращения расхлебывания.
• Уникальный станок может резать много разных материалов: шелк, нейлон, кожа, неопрен, полиэстер, хлопок...
• Лазерные резы делаются без какого-либо давления на ткань, ни одна часть процесса резки не требует прикосновения к изделию.
• Никаких непреднамеренных следов на ткани, что особенно полезно для нежных тканей вроде шелка и кружева.

Роботы, дроны и электронные изготовления

Лазерный резак предлагает эффективное режущее решение для почти каждого материала в электронной промышленности.

Например, касательно MicroSD карт, лазерная резка в три раза более costeffective при сравнимой производительности, чем водяная струя. То же касается лазерной резки печатных плат. При изготовлении мобильных телефонов и смартфонов лазерная резка — мощный инструмент во всех аспектах концепции. Лазеры резают пластиковые коробки, сверлят отверстия клавиатуры, для разных разъемов, гравируют бренд... Лазер даже используется для плавления пластикового патча для защиты экрана.

Дроны и роботы часто также требуют использования лазерной резки, как для электронных компонентов, так и для деталей устройства.

Советы:

• Отклонение луча сканирующими головками позволяет резать любые сложные контуры, которые могут быть перепрограммированы, за короткое время.
• В отличие от других режущих процессов, лазер не может износиться, что обеспечивает непрерывное качество обработки.
• Герметичные и аккуратные края.