دستگاه‌های برش لیزری CO2 با عبور جریان برق از مخلوطی از گازها از جمله دی‌اکسید کربن، نیتروژن و هلیوم کار می‌کنند تا پرتوهای قدرتمند مادون قرمزی ایجاد شود که همه ما به آن عادت داریم و از آن استقبال می‌کنیم. آنچه این لیزرها را بسیار مؤثر می‌کند، طول موج ۱۰٫۶ میکرومتری آنهاست که توسط موادی مانند پلاستیک و چوب به خوبی جذب می‌شود. این جذب اجازه می‌دهد تا برش‌های بسیار دقیقی با تلرانس حدود مثبت یا منفی ۰٫۱ میلی‌متر انجام شود. یکی از مزایای بزرگ لیزر CO2، محدود کردن آسیب‌های ناشی از حرارت در حین عملیات برش است. همین ویژگی است که باعث می‌شود بسیاری از کارگاه‌ها همچنان از این دستگاه‌ها برای کار روی قطعات کامپوزیتی حساس در صنعت هوافضا یا پنل‌های بدنه خودروی پیچیده استفاده کنند، جایی که حتی تغییر شکل‌های کوچک نیز می‌تواند مشکل‌ساز باشد.
لیزرهای فیبری به دلیل طول موج ۱٫۰۸ میکرومتری‌شان در برش فلزات همه‌جا دیده می‌شوند، اما وقتی کار به مواد غیرفلزی یا ترکیبی می‌رسد، لیزرهای CO2 واقعاً درخشان عمل می‌کنند. طول موج طولانی‌تر آنها که ۱۰٫۶ میکرومتر است، توسط مواد آلی بسیار بهتر جذب می‌شود و این بدان معناست که مشکلات بازتاب کمتری ایجاد می‌شود و برش‌های تمیز و دقیق‌تری در موادی مانند صفحات آکریلیک، پارچه و محصولات لاستیکی انجام می‌گیرد. برای کسب‌وکارهایی که با چندین نوع ماده به صورت همزمان سروکار دارند — مثلاً در تولید الکترونیک که برد مدار چاپی لایه‌های پوشیده شده از فلز دارد، یا عملیات بسته‌بندی که شامل جعبه‌های مقوا لایه‌ای می‌شود — لیزرهای CO2 انتخاب اول قرار می‌گیرند. این صنایع از این ویژگی خوششان می‌آید که می‌توانند بدون نیاز به توقف و تنظیم مجدد سیستم، به راحتی از یک ماده به ماده دیگر بروند.
بر اساس یک نظرسنجی اخیر که در سال 2023 از بین حدود ۱,۲۰۰ شرکت تولیدی انجام شده است، تقریباً ۷۸ درصد از آنها اکنون از لیزر CO2 برای برش مواد غیرفلزی مختلفی مانند واشرها و محصولات فوم عایق استفاده می‌کنند. چرا؟ این سیستم‌های لیزری در عمل با مقایسه روشهای قدیمی برش مکانیکی، حدود ۱۵ درصد از ضایعات مواد کاسته می‌شود. علاوه بر این، لبه‌های تیز مورد نیاز در فرآیندهای مونتاژ را حفظ می‌کنند که در نهایت زمان و هزینه را کاهش می‌دهد. با گسترش رویکردهای تولید ترکیبی در صنایع امروزی، فناوری لیزر دی‌اکسید کربن در پُر کردن شکاف بین کارهایی که قبلاً در کارگاه‌های سنتی انجام می‌شد و جهت‌گیری به سمت خطوط تولید هوشمند کاملاً خودکار کمک شایانی می‌کند.
دستگاه‌های برش CO2 روی انواع مواد غیرفلزی به خوبی کار می‌کنند. این دستگاه‌ها معمولاً برای برش پلاستیک‌هایی مانند آکریلیک و PET، انواع چوب از جمله چوب‌های سخت، تخته‌های فیبری MDF و فیبر نرم (پلی‌وود) و همچنین پارچه‌های طبیعی مانند پنبه و محصولات چرمی استفاده می‌شوند. جذب انرژی لیزر CO2 توسط این مواد، برش‌های تمیز و دقیقی با لبه‌های درزگیر ایجاد می‌کند. این امر باعث جلوگیری از ریش‌ریش شدن پارچه‌ها پس از برش و کاهش اثر سوختگی در هنگام کار با مواد چوبی می‌شود. از آنجا که در این فرآیند هیچ تماس فیزیکی وجود ندارد، ابزارها در طول زمان ساییده نمی‌شوند. به همین دلیل بسیاری از کارگاه‌ها این روش را برای کارهای دقیق روی قطعاتی مانند واشرهای لاستیکی یا صفحات سفت و محکم کامپوزیتی فایبرگلاس که در پروژه‌های ساختمانی استفاده می‌شوند، ترجیح می‌دهند.
لیزرهای CO2 به این خوبی کار می‌کنند چون در حدود ۱۰٫۶ میکرون در طیف مادون قرمز عمل می‌کنند، دقیقاً همان جایی که مولکول‌های آلی تمایل دارند انرژی را به‌طور بسیار کارآمد جذب کنند. وقتی این طول موج‌ها به موادی که عمدتاً از پیوندهای اکسیژن، هیدروژن و کربن ساخته شده‌اند — مانند چوب، پلاستیک و پارچه — برخورد می‌کنند، تعامل قوی‌ای ایجاد می‌شود. لیزرهای فیبری در اینجا با مشکل مواجه می‌شوند، چون طول موج ۱ میکرونی آنها به جای جذب شدن، از سطوح غیرهادی منعکس می‌شود. اما در لیزرهای CO2، انرژی مستقیماً وارد خود ماده می‌شود و باعث تبخیر آن بدون انتشار زیاد گرما در اطراف می‌گردد. برای موادی که به راحتی توسط گرما آسیب می‌بینند، این تفاوت بسیار مهم است. و در مورد سرعت هم بگوییم، این لیزرها می‌توانند با ضخامت‌های مشابه، سه برابر سریع‌تر از روشهای مکانیکی سنتی برش دهند و در عین حال لبه‌های تمیز و دقیقی که همه به آن علاقه دارند را تولید کنند.
دستگاه‌های برش دی‌اکسید کربن روی مواد غیرفلزی عملکرد خوبی دارند، اما در مواجهه با فلزات رسانای براق با مشکلاتی روبرو می‌شوند. به عنوان مثال مس و آلومینیوم، این مواد حدود ۹۰ درصد انرژی پرتو لیزر CO2 را منعکس می‌کنند. این بدین معناست که اپراتورها برای انجام برش‌های مشابه به تراکم توانی حدود چهار تا پنج برابر بیشتر از آنچه لیزر فیبر نیاز دارد، نیاز دارند. نتیجه چیست؟ زمان‌های پردازش کندتر و در نهایت هزینه‌های بیشتر، چرا که سیستم‌های فیبر در واقع برای برش فلز طراحی شده‌اند. مسئله دیگر این است که لیزر CO2 تمایل دارد لبه‌های اکسید شده‌ای روی فلزات مبتنی بر آهن ایجاد کند. این امر کار اضافی ایجاد می‌کند، چرا که تولیدکنندگان مجبور می‌شوند عملیات پرداخت اضافی انجام دهند که از بهره‌وری کسب‌شده در کل خط تولید می‌کاهد.
دستگاه‌های برش لیزری CO2 امروزه تقریباً ضروری شده‌اند در کارخانه‌های ساخت خودرو، به‌ویژه در تولید قطعات پیچیده داخلی مانند داشبوردها، آب‌بند‌های لاستیکی و حتی پارچه‌های خاص استفاده‌شده در کیسه‌های هوا. این دستگاه‌ها می‌توانند با دقت فوق‌العاده‌ای از انواع پلاستیک‌ها و مواد کامپوزیتی عبور کنند و لبه‌های تمیزی ایجاد کنند که اصلاً دچار پرز نمی‌شوند؛ چیزی که از نظر اهمیت حیاتی است وقتی صحبت از باز شدن صحیح کیسه‌های هوا در هر بار است. مزیت دیگر مهم، کارایی حرارتی بالای آنهاست. این بدین معناست که تغییر شکل کمتری در طول فرآیند برش رخ می‌دهد، بنابراین تولیدکنندگان حدود ۱۵٪ کمتر از مواد را هدر می‌دهند نسبت به استفاده از قالب‌های مکانیکی سنتی. به همین دلیل منطقی است که امروزه تعداد زیادی از کارخانه‌ها به این فناوری روی می‌آورند.
لیزرهای CO2 به راه‌حل مورد اعتماد برای کار با مواد سخت در کاربردهای هوافضا تبدیل شده‌اند. ما در مورد پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف کربن (CFRP) و کامپوزیت‌های فایبرگلاس صحبت می‌کنیم که بخش عمده‌ای از هواپیماهای مدرن را از صفحات داخلی تا اجزای ساختاری تشکیل می‌دهند. آنچه این لیزرها را خاص می‌کند، طول موج ۱۰٫۶ میکرومتری آنهاست که از ماتریس رزین عبور می‌کند بدون اینکه لایه‌های الیاف را مختل کند. این بدین معناست که تعادل حیاتی بین استحکام و وزن حفظ می‌شود؛ موضوعی که برای ساخت هواپیماهایی که باید تا حد ممکن سبک باشند در حالی که دارای استحکام کافی هستند، ضروری است. به دلیل این ویژگی، تولیدکنندگان می‌توانند قطعاتی مانند دیوارهای کابین و بخش‌های روکش موتور تولید کنند که در آنها دقت اندازه‌گیری اهمیت بالایی دارد. صنعت در این حوزه‌های حساس، هیچ چیز کمتر از دقت ۰٫۱ میلی‌متری را قبول نمی‌کند.
یکی از شرکت‌های بزرگ خودروسازی پس از انتقال به سیستم‌های لیزر CO2 برای تولید قطعات پلاستیکی داشبورد از جنس پلی‌کربنات، حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد کاهش در زمان تولید را تجربه کرد. آنچه این لیزرها را بسیار مفید می‌کند، توانایی آنها در ادغام نقاط نصب سنسور و سوراخ‌های ورود هوا مستقیماً در فرآیند برش است؛ بدین معنا که پس از برش اولیه نیازی به کار اضافی نیست. برای تولیدکنندگانی که خطوط مونتاژ عظیمی را مدیریت می‌کنند و هر دقیقه اهمیت دارد، این نوع از کارایی اهمیت بسیاری دارد. علاوه بر این، این روش همچنان تمام استانداردهای کیفی مورد نیاز در گواهی ISO 9001 را رعایت می‌کند، بنابراین حتی با افزایش سرعت تولید، از نظر ثبات محصول هیچ کاهشی صورت نمی‌گیرد.
لیزرهای CO2 در تولید صفحات آکریلیک با کیفیت بالا که برای جعبه‌های نوری LED و محفظه‌های نمایشگر OLED مورد نیاز هستند، ضروری شده‌اند. از آنجا که این لیزرها بدون تماس با ماده کار می‌کنند، از ایجاد خراش‌های ریزی که به وضوح تصویر آسیب می‌زنند، جلوگیری می‌کنند. بیشتر تولیدکنندگان به دلیل استفاده از این روش، حدود ۹۸٪ انتقال نور را در نمایشگرهای روشن خود گزارش می‌کنند. برندهای بزرگ صنعت از این سیستم‌های لیزری برای ایجاد الگوهای پیچیده راهنما نوری و طراحی‌های بدون حاشیه استفاده می‌کنند که تقریباً برای نمایشگرهای شفاف جدید OLED ضروری محسوب می‌شوند. جالب اینجاست که بسیاری از این سیستم‌های لیزری قادر به پردازش مواد پلی‌کربنات مقاوم در برابر شعله نیز هستند، که همین امر استفاده از آنها را در بخش‌های مختلفی مانند کابین هواپیماها و داشبوردهای خودرو توجیه می‌کند که در آنها علاوه بر استانداردهای ایمنی، وضوح نمایش نیز اهمیت زیادی دارد.
دستگاه‌های برش لیزری CO2 به دلیل توانایی در ارائه دقت بالا و کاهش ضایعات مواد، به ابزارهای ضروری در صنایع نساجی، بسته‌بندی و مد تبدیل شده‌اند.
در حدود ۱۰٫۶ میکرون، این طول موج قادر است موادی مانند دمپا، چرم طبیعی و ترکیبات سنتتیک مقاوم را برش دهد بدون اینکه لبه‌های ریش‌ریش باقی بگذارد. چیزی که این سیستم‌ها را بسیار مؤثر می‌کند، توانایی آنها در ذوب و آب‌بندی الیاف به‌طور همزمان است؛ بدین معنا که پس از برش نیازی به کار اضافی روی محصولات پارچه‌ای — چه لباس، چه روکش مبلمان یا تجهیزات تخصصی — نیست. یک شرکت بزرگ خودروسازی پس از انتقال به برش لیزری CO2 برای برش صندلی‌ها، شاهد کاهش تقریباً ۴۰ درصدی ضایعات چرم بود. این امر کاملاً منطقی است، چرا که روشهای سنتی نمی‌توانند به این سطح از دقت و کارایی دست یابند.
لیزرهای CO2 بسیار خوب با مواد زیست‌تخریب‌پذیر مانند کارتن ساده و مقوا کار می‌کنند، که آنها را به گزینه‌های عالی برای راه‌حل‌های بسته‌بندی سبز تبدیل می‌کند. روشهای سنتی برش دای (die cutting) نمی‌توانند در انجام تنظیمات سریع مورد نیاز برای جعبه‌های ویژه یا طرح‌های سفارشی، با آنچه فناوری لیزر ارائه می‌دهد رقابت کنند. گزارش‌های صنعتی هم اعداد و ارقام جالبی درباره این روند نشان می‌دهند. حدود دو سوم برندهایی که بر دوستدار محیط زیست بودن تمرکز دارند، شروع به استفاده از برش لیزری در عملیات خود کرده‌اند؛ مثلاً برای نمایشگرهای قابل بازیافت یا ظرف‌هایی که در کمپوست تجزیه می‌شوند.
طراحان اکنون می‌توانند با استفاده از لیزر CO2، آثار دیجیتال خود را به سرعت به اقلام واقعی تبدیل کنند، چه در حال کار روی الگوهای توری پیچیده برای مد بالا باشند و چه در حال ساخت نشانه‌های جذاب سه‌بعدی برای فروشگاه‌ها. کسب‌وکارهای کوچک مد متوجه شده‌اند که استفاده از این خدمات برش لیزری بر اساس تقاضا، هزینه‌های نمونه‌سازی آنها را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد، شاید حدود ۵۵٪ کمتر از هزینه‌های تولید سنتی. چیزی که این سیستم‌های لیزری را بسیار ارزشمند می‌کند، توانایی آنها در حمایت از شیوه‌های سازگار با محیط زیست و پاسخگویی سریع است که در بازارهای امروزی پرسرعت، جایی که روندها دائماً در حال تغییر هستند و تقاضاهای مشتریان در بخش‌های مختلف بسیار متنوع است، اهمیت زیادی دارد.
دستگاه‌های برش CO2 برش‌هایی بسیار تمیز و بدون حاشیه تولید می‌کنند که اغلب در محدوده ۰٫۱ میلی‌متر دقت دارند؛ این امر به این معنی است که در بخش‌هایی مانند تولید تجهیزات الکترونیکی یا ساخت تجهیزات پزشکی، نیازی به کارهای پرداخت پرهزینه نیست. از آنجا که این دستگاه‌ها در حین برش به مواد مستقیماً تماس نمی‌گیرند، حدود ۱۵٪ در مقایسه با روشهای مکانیکی سنتی، ضایعات مواد را کاهش می‌دهند. این نوع از کارایی دقیقاً با آنچه بسیاری از تولیدکنندگان را شیوه‌های تولید دوره‌ای (سیال) می‌نامند، هماهنگ است. مدل‌های جدیدتر همچنین به خوبی با فناوری صنعت ۴٫۰ کار می‌کنند. ردیابی لحظه‌ای از طریق سنسورهای کوچک IoT و همراه با سیستم‌های تغذیه خودکار، زمان بهره‌برداری عملیاتی را در کارخانه‌هایی که به درستی آنها را راه‌اندازی کرده‌اند به حدود ۹۴٪ افزایش داده است. برخی از واحدها پس از تنظیم دقیق‌تر تجهیزات خود، گزارش‌هایی از نتایج بهتری نیز ارائه کرده‌اند.
اداره غذا و دارو (FDA) اخیراً اجازه استفاده از لیزرهای CO2 را به روشهای جدیدی صادر کرده است، به ویژه در جوشکاری پلیمرها برای بسته‌بندی پزشکی که باید کاملاً ضد نشت باشد. این لیزرها همچنین برای تولید پوشش‌های جراحی با سوراخ‌های ریزی که به‌گونه‌ای خاص تنظیم شده‌اند تا جریان هوا را در حین عمل کنترل کنند، به کار گرفته می‌شوند. در مورد برش مواد سیلیکونی مناسب برای تماس با مواد غذایی یا پلاستیک‌های بیودگرادابل PLA، تولیدکنندگان اکنون می‌توانند به تمام الزامات ایمنی لازم دست یابند، بخشی از این دستاورد مدیون طول موج‌های خاص لیزر است که از آسیب به سطح مولکولی جلوگیری می‌کند. برخی آزمایش‌های اولیه در سال گذشته نیز یافته‌های قابل توجهی داشتند — در این آزمایش‌ها مهر و موم کیسه‌های نفتال به کمک این لیزرها حدود ۳۰ درصد زمان کمتری نسبت به روش سنتی اولتراسونیک نیاز داشت.
تولیدکنندگان در سراسر صنعت شروع به آزمایش ترکیب لیزرهای دی‌اکسید کربن ۲۰۰ وات با ربات‌های همکاری‌پذیر (کوبات) کرده‌اند، که هدف از آن راه‌اندازی خطوط تولید بدون روشنایی در نوبت کاری شب برای قطعات سفارشی است. سر برش خود لیزرها اخیراً بسیار هوشمند شده‌اند، بخشی از این پیشرفت مدیون فناوری دید ماشینی مبتنی بر هوش مصنوعی است که به آنها اجازه می‌دهد تا پارامترهایی مانند طول کانونی و فشار گاز را به‌طور خودکار تنظیم کنند، هر زمان که از کار روی ورق‌های آکریلیک به مواد سخت‌تری مانند کامپوزیت‌های الیاف کربنی برسند. این امر به این معناست که فناوری لیزر CO2 دیگر تنها یک ابزار ساده نیست، بلکه عنصری اساسی برای شرکت‌هایی است که به دنبال ایجاد محیط‌های تولید انعطاف‌پذیر هستند، جایی که محصولات دقیقاً در زمان مورد نیاز و مطابق خواسته مشتریان ساخته می‌شوند.
برش لیزری CO2 به دلیل طول موج ۱۰٫۶ میکرومتری که به راحتی توسط مواد آلی جذب می‌شود، برای مواد غیرفلزی مانند پلاستیک، چوب، آکریلیک، پارچه و سایر مواد آلی ایده‌آل است.
در حالی که لیزرهای فیبری معمولاً برای برش فلزات استفاده می‌شوند، لیزرهای CO2 به دلیل طول موج بلندتر، در پردازش مواد غیرفلزی و مواد ترکیبی عملکرد بهتری دارند و برش‌های تمیزتری ایجاد می‌کنند و مشکلات ناشی از انعکاس کمتری دارند.
صنایعی مانند خودرو، هوافضا، الکترونیک، نساجی، بسته‌بندی و مد، به دلیل دقت، چندکاره‌بودن و توانایی کاهش ضایعات مواد، سود قابل توجهی از برش لیزری CO2 می‌برند.
لیزرهای CO2 برای فلزات بسیار بازتابنده مانند مس و آلومینیوم کمتر کارآمد هستند، زیرا این مواد بخش عمده‌ای از انرژی لیزر را منعکس می‌کنند و نیازمند تراکم توان بالاتری نسبت به لیزرهای فیبری هستند.
روندهای نوظهور شامل یکپارچه‌سازی با تولید هوشمند، خطوط مونتاژ خودکار، تولید دستگاه‌های پزشکی و پردازش مواد غذایی ایمن تحت دستورالعمل‌های FDA است.
شاندونگ ژونگ گوانگ دیان ماشین‌های نشان‌گذاری لیزر پیشرفته و تجهیزات لیزر سفارشی برای صنایع مختلف ارائه می‌دهد. محصولات قابل اتکا، تحویل سریع و ضمانت طولانی‌مدت ما رضایت مشتری را تضمین می‌کند.
EN
