CO2-лазерные резаки работают за счет пропускания электричества через смесь газов, включая углекислый газ, азот и гелий, чтобы создавать мощные инфракрасные лучи, которые мы все так хорошо знаем. Эффективность этих лазеров обусловлена длиной волны 10,6 микрометра, которая очень хорошо поглощается такими материалами, как пластик и древесина. Это поглощение позволяет выполнять чрезвычайно точную резку с допуском около ±0,1 мм. Одним из главных преимуществ CO2-лазеров является их способность ограничивать тепловое повреждение в процессе резки. Именно поэтому многие производственные цеха по-прежнему используют их при работе с чувствительными композитными деталями для аэрокосмической промышленности или сложными автомобильными панелями, где даже незначительные деформации могут вызвать проблемы.
Волоконные лазеры широко используются для резки металлов благодаря длине волны 1,08 микрометра, но при работе с неметаллическими или комбинированными материалами на первый план выходят CO2-лазеры. Их более длинная волна — 10,6 микрометров — лучше поглощается органическими материалами, что снижает отражение и обеспечивает чистую, аккуратную резку таких материалов, как акриловые панели, ткани и резиновые изделия. Для предприятий, обрабатывающих разнообразные материалы одновременно — например, в электронике, где печатные платы содержат металлизированные слои, или в упаковочном производстве, где используются многослойные картонные коробки, — CO2-лазеры становятся предпочтительным выбором. Эти отрасли ценят возможность быстро переключаться с одного материала на другой без необходимости останавливаться и перенастраивать оборудование при каждой смене.
Согласно недавнему опросу, проведённому в 2023 году среди примерно 1200 производственных компаний, около 78 процентов сегодня используют CO2-лазеры для резки различных неметаллических материалов, таких как прокладки и изоляционные пенопласты. Почему? Эти лазерные системы фактически сокращают отходы материала примерно на 15% по сравнению с устаревшими механическими методами резки. Кроме того, они обеспечивают чёткие кромки, которые крайне важны при сборочных процессах, что в дальнейшем экономит время и деньги. С распространением гибридных производственных подходов в различных отраслях, технология CO2-лазеров помогает заполнить промежуток между традиционными мастерскими и полностью автоматизированными решениями умных заводов.
CO2-лазерные станки отлично работают с различными неметаллическими материалами. Их часто используют для резки пластиков, таких как акрил и ПЭТ, различных видов древесины, включая твёрдые породы, фанеру и плиты МДФ, а также натуральных тканей, например хлопка и кожаных изделий. Благодаря тому, что эти материалы хорошо поглощают лазерное излучение CO2-лазера, получается чистый рез с оплавленными краями. Это помогает предотвратить осыпание тканей после резки и уменьшает обугливание при обработке древесных материалов. Поскольку процесс происходит без физического контакта, инструменты не изнашиваются со временем. Именно поэтому многие мастерские предпочитают этот метод для точной обработки таких изделий, как резиновые уплотнители или прочные композитные стеклопластиковые панели, используемые в строительных проектах.
CO2-лазеры работают столь эффективно, потому что их длина волны составляет около 10,6 микрон в инфракрасном спектре — именно там, где органические молекулы наиболее эффективно поглощают энергию. Когда эти волны попадают на материалы, состоящие в основном из связей кислорода, водорода и углерода, таких как дерево, пластик и ткань, возникает сильное взаимодействие. Волоконные лазеры испытывают трудности в этом отношении, поскольку их длина волны 1 микрон отражается от непроводящих поверхностей, а не поглощается ими. В случае CO2-лазеров энергия передаётся непосредственно материалу, вызывая его испарение без значительного распространения тепла. Для материалов, легко повреждаемых нагревом, это имеет решающее значение. Что касается скорости, такие лазеры могут резать материалы аналогичной толщины в три раза быстрее традиционных механических методов, при этом обеспечивая чистые и детализированные края, которые так ценятся.
Установки для резки с использованием углекислого газа достаточно хорошо работают с неметаллическими материалами, но сталкиваются с трудностями при обработке блестящих проводящих металлов. Возьмём, к примеру, медь и алюминий — эти материалы отражают около 90 процентов энергии лазерного луча CO2. Это означает, что операторам требуется в четыре-пять раз большая плотность мощности по сравнению с волоконными лазерами для выполнения аналогичных резов. Результат? Замедление процесса обработки и увеличение расходов в конечном счёте, поскольку волоконные системы изначально разрабатывались именно для резки металлов. Другая проблема заключается в том, что лазеры СО2 часто оставляют окисленные кромки на металлах на основе железа. Это создаёт дополнительную работу, поскольку производителям приходится выполнять дополнительные операции отделки, что снижает достигнутые показатели производительности на всей производственной линии.
CO2-лазерные резаки в настоящее время стали практически незаменимыми на предприятиях по производству автомобилей, особенно при изготовлении сложных деталей интерьера, таких как панели приборов, резиновые уплотнения и даже специальные ткани, используемые в подушках безопасности. Эти машины могут с высокой точностью резать всевозможные пластики и композиты, обеспечивая чистые края без осыпания — что крайне важно для правильного срабатывания подушек безопасности каждый раз. Ещё одно большое преимущество — их высокая тепловая эффективность. Это означает, что деформация материала в процессе резки минимальна, поэтому производители теряют примерно на 15% меньше материала по сравнению с использованием традиционных механических штампов. Неудивительно, что сегодня многие заводы переходят на эту технологию.
CO2-лазеры стали предпочтительным решением для обработки сложных материалов в аэрокосмической промышленности. Речь идет о полимерах, армированных углеродным волокном (CFRP), и стекловолоконных композитах, из которых состоят современные летательные аппараты — от панелей интерьера до несущих конструкций. Особенность этих лазеров заключается в длине волны 10,6 микрометра, которая позволяет разрезать смолу матрицы, не повреждая при этом волокнистые слои. Это сохраняет критически важное соотношение прочности и веса — фактор, имеющий первостепенное значение при создании самолетов, которые должны быть максимально легкими, но при этом достаточно прочными. Благодаря этой особенности производители могут изготавливать детали, такие как перегородки салона и части капотов двигателя, где крайне важна точность размеров. В этих ответственных областях отрасль допускает погрешность не более чем в 0,1 миллиметр.
Одна крупная автомобильная компания сократила время производства примерно на 20–25%, перейдя на CO2-лазерные системы для изготовления пластиковых деталей панели приборов из поликарбоната. Особую ценность этих лазеров составляет их способность интегрировать точки крепления датчиков и отверстия для вентиляции воздуха непосредственно в процесс резки, что исключает необходимость дополнительной обработки после первоначального разреза. Для производителей, использующих масштабные сборочные линии, где каждая минута имеет значение, такая эффективность имеет огромное значение. Кроме того, они по-прежнему соответствуют всем требованиям качества, установленным сертификацией ISO 9001, поэтому стабильность продукции не страдает даже при сокращении сроков производства.
CO2-лазеры стали незаменимыми при производстве акриловых панелей высокого качества, необходимых для светодиодных световых коробов и корпусов дисплеев OLED. Поскольку они работают без физического контакта с материалом, такие лазеры позволяют избежать появления мелких царапин, которые могут снизить прозрачность. Большинство производителей отмечают светопропускание около 98% в своих подсвечиваемых торговых дисплеях благодаря этому методу. Крупные компании в отрасли полагаются на эти лазерные системы для создания сложных узоров световодов и рамок без обрамления, что практически обязательно для современных прозрачных OLED-экранов. Любопытно, что многие из этих лазерных установок также справляются с огнестойкими поликарбонатными материалами, что объясняет их применение в различных сферах, таких как авиационные кабины и автомобильные панели приборов, где важны как чёткость отображения, так и соответствие нормам безопасности.
Устройства для лазерной резки с использованием CO2-лазера стали незаменимыми инструментами в текстильной, упаковочной промышленности и моде благодаря своей способности обеспечивать высокую точность при минимальных отходах материала.
На длине волны около 10,6 мкм этот лазер эффективно разрезает такие материалы, как джинсовая ткань, натуральная кожа и сложные синтетические смеси, не оставляя заусенцев по краям. Эффективность этих систем обусловлена их способностью одновременно плавить и запаивать волокна, что исключает необходимость дополнительной обработки после резки изделий из ткани — будь то одежда, чехлы для мебели или специализированное оборудование. Одна крупная автомобильная компания сократила отходы кожи почти на 40 % после перехода на CO2-лазеры для выкройки сидений. Это вполне логично, поскольку традиционные методы просто не могут достичь такого уровня точности и эффективности.
CO2-лазеры отлично работают с биоразлагаемыми материалами, такими как обычная картонная бумага и гофрокартон, что делает их отличным выбором для экологически чистых упаковочных решений. Традиционные методы штамповки не могут сравниться с тем, что предлагает лазерная технология, в плане быстрой настройки под выпускные коробки ограниченной серии или индивидуальные дизайны. Отраслевые отчёты также демонстрируют интересные данные по этой тенденции. Примерно две трети брендов, ориентированных на экологичность, уже начали внедрять лазерную резку в свои процессы для таких изделий, как перерабатываемые рекламные стенды или контейнеры, разлагающиеся в компосте.
Благодаря CO2-лазерам дизайнеры теперь могут гораздо быстрее превращать свои цифровые разработки в реальные изделия, будь то сложные кружевные узоры для высокой моды или яркие объёмные вывески для магазинов. Малые предприятия в сфере моды обнаружили, что использование лазерной резки по требованию значительно снижает расходы на прототипирование — примерно на 55% по сравнению с традиционным производством. Ценность этих лазерных систем заключается в их способности поддерживать экологичные практики и обеспечивать быструю реакцию, что особенно важно на современных динамичных рынках, где тренды постоянно меняются, а потребительские запросы сильно различаются в зависимости от отрасли.
CO2-лазерные станки обеспечивают исключительно чистую резку без заусенцев, часто с допуском в пределах 0,1 мм, что устраняет необходимость в дорогостоящей финишной обработке в таких отраслях, как производство электроники или изготовление медицинского оборудования. Поскольку эти станки не соприкасаются непосредственно с материалом во время резки, они сокращают количество отходов примерно на 15% по сравнению с традиционными механическими методами. Такая эффективность полностью соответствует тому, что многие производители называют практиками циклического производства. Новейшие модели также хорошо совместимы с технологиями Индустрии 4.0. Благодаря маленьким датчикам IoT и системам автоматической подачи, мониторинг в реальном времени позволяет достичь времени безотказной работы около 94% на предприятиях, где оборудование правильно настроено. Некоторые компании сообщают о ещё лучших результатах после тонкой настройки своих систем.
Недавно FDA разрешило использовать CO2-лазеры новыми способами, в частности для сварки полимеров в медицинской упаковке, которая должна оставаться полностью герметичной. Эти же лазеры применяются для создания хирургических простыней с крошечными отверстиями, расположенными определённым образом, чтобы контролировать поток воздуха во время операций. Что касается резки пищевого силикона или биоразлагаемого пластика PLA, производители теперь могут соответствовать всем необходимым требованиям безопасности благодаря специфическим длинам волн лазеров, которые предотвращают повреждение на молекулярном уровне. Некоторые ранние испытания прошлого года показали довольно впечатляющий результат — герметизация капельниц занимала примерно на 30 процентов меньше времени при использовании таких лазеров по сравнению с традиционным ультразвуковым методом.
Производители повсеместно начинают экспериментировать с использованием 200-ваттных CO2-лазеров в сочетании с роботами-коллегами, так называемыми коботами, с целью запуска производственных линий без освещения во время ночных смен для изготовления заказных деталей. Самые режущие головки стали значительно умнее благодаря технологиям машинного зрения на основе ИИ, которые позволяют им автоматически корректировать такие параметры, как фокусное расстояние и давление газа, при переходе от обработки акриловых листов к более сложным материалам, таким как композиты на основе углеродного волокна. Это означает, что CO2-лазерная технология уже перестала быть просто инструментом и стала основой для компаний, стремящихся создавать гибкие производственные системы, в которых продукция изготавливается точно тогда, когда она нужна, и в соответствии с пожеланиями клиентов.
Резка CO2-лазером идеально подходит для неметаллических материалов, таких как пластик, дерево, акрил, текстиль и другие органические материалы, благодаря длине волны 10,6 микрометра, которая хорошо поглощается этими веществами.
Хотя волоконные лазеры обычно используются для резки металлов, лазеры на основе CO2 превосходят их при обработке неметаллических материалов и комбинированных материалов благодаря своей более длинной волне, что обеспечивает более чистую резку и уменьшает проблемы с отражением.
Такие отрасли, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, электроника, текстильная промышленность, упаковка и мода, значительно выигрывают от лазерной резки CO2 благодаря высокой точности, универсальности и способности снижать количество отходов материала.
Лазеры CO2 менее эффективны для сильно отражающих металлов, таких как медь и алюминий, поскольку эти материалы отражают большую часть лазерной энергии, что требует более высокой плотности мощности по сравнению с волоконными лазерами.
Среди новых тенденций — интеграция с системами умного производства, автоматизированными сборочными линиями, производством медицинских устройств и обработкой материалов, безопасных для пищевой промышленности, в соответствии с требованиями FDA.
Shandong ZhongGuangDian предлагает современные лазерные маркировочные машины и настраиваемое лазерное оборудование для различных отраслей промышленности. Наша надежная продукция, быстрая доставка и пожизненная гарантия обеспечивают удовлетворенность клиентов.
EN
