Laserleikkaus on automaattinen lämpöleikkausmenetelmä metallin, puun, MDF:n, vanerin, akryylin, muovin, kankaan, nahan ja paperin käsittelyyn. Lasersäteen tuottaa laserlähde (resonaattori), jota johtaa kuljetuskuitu tai peilit leikkuupäässä, jossa linssi fokusoi sen erittäin suurella teholla hyvin pienelle halkaisijalle. Tämä fokusoitu lasersäde kohtaa substraatin pinnan ja sulattaa sen saadakseen leikkauksen valmiiksi. Laserlähteitä on 2 tyyppiä: kuitulaser ja CO2 laser. Laserleikkaus on erittäin monipuolinen. Tasaisten materiaalien lisäksi putkia ja profiileja voidaan leikata myös laserleikkausjärjestelmillä.
Kuitulaserleikkauskone
Kuitulaser on puolijohdelaser, jossa on optinen kuitu laserin vahvistusväliaineena ja joka koostuu vahvistusväliaineesta, pumppulähteestä ja resonanssiontelosta. Kuitulaserit käyttävät vahvistusväliaineena aktiivisia kuituja, jotka on seostettu harvinaisten maametallien ytimessä. Pumppulähteenä käytetään puolijohdelaseria. Resonanssiontelo koostuu yleensä peileistä, kuidun päätypinnoista, kuitusilmukkapeileistä tai kuituritiloista.
Kuitulaserien aika-alueen ominaisuuksien mukaan ne voidaan jakaa jatkuviin ja pulssikuitulasereihin. Resonaattorin rakenteen mukaan se voidaan jakaa lineaariontelo-, hajautettuun takaisinkytkentä- ja rengasontelolasereihin. Vahvistuskuidun ja pumppausmenetelmän eron mukaan se voidaan jakaa yksipäällysteisiin (ydinpumppaus) ja kaksoispäällysteisiin (verhouspumppaus) kuitulasereihin.
CO2 Laserleikkauskone
A CO2 laser (hiilidioksidilaser) on kaasulaser, joka käyttää vahvistusväliaineena kaasuseosta, mukaan lukien hiilidioksidi, helium, typpi ja mahdollisesti jonkin verran vetyä, vesihöyryä ja ksenonia. Laseria pumpataan sähköisesti kaasupurkauksella, jota voidaan käyttää tasavirralla, vaihtovirralla tai RF-alueella. Typpimolekyyli virittyy purkausvirran vaikutuksesta metastabiiliin tilaan ja siirtää sitten energiaa siihen törmääessään CO2 molekyyli. Helium voi vähentää matalaenergisten hiukkasten määrää ja poistaa syntyneen lämmön.
CO2 laserit säteilevät yleensä säteen aallonpituudella 10.6 μm, mutta 9-11 μm:n jaksolla on muitakin säteilyviivoja (erityisesti 9.6 μm).
Keskikova
CO2 laserit käyttävät kaasua väliaineena lasersäteen tuottamiseksi ja lähettävät säteen peilien läpi. Kuitulaserit toimitetaan diodien ja kuituoptisten kaapeleiden kautta, useita diodeja pumpataan lasersäteen tuottamiseksi ja lähetetään sitten laserleikkauspäähän kuituoptisten kaapeleiden kautta sen sijaan, että säde siirrettäisiin peilien läpi.
Aallonpituus
CO2 laser on eräänlainen kaasulasersäde, jonka aallonpituus on 10.6 μm hiilidioksidimolekyyleistä, kun taas kuitulaser on eräänlainen solid-state laser, jonka aallonpituus on 1.08 μm, joka saadaan asettamalla Yb (ytterbium) -yhdisteen kide väliaineeksi optiseen kuituun ja säteilyttämällä kide. Kahden lasertyypin erilaisista fyysisistä ominaisuuksista johtuen myös leikkausprosessit ovat erilaisia.
Valosähköinen muunnostehokkuus
Kuitulaserleikkauskoneessa on täydellinen solid-state-digitaalimoduuli ja yksikuitulaserrakenne. Valosähköinen muunnostehokkuus on korkeampi kuin CO2 laserleikkaus. Jokaisen virtalähteen todellinen kokonaiskäyttöaste CO2 laserleikkuri on noin 8%~10%. Kokonaiskäyttöaste on noin 25 %~30%, ja kuitulaserleikkausjärjestelmän kokonaisenergiankulutus on 3–5 kertaa pienempi kuin CO2 laserleikkausjärjestelmä, joka on kasvanut yli 86 %.
Investointikustannukset
Laserleikkauskoneen hankintakustannukset riippuvat lasergeneraattorin merkistä ja tehosta sekä optisista ydinkomponenteista. A CO2 laserleikkuri maksaa kaikkialla maailmassa 2,600 16,800 dollarista, ja pienitehoisen kuitulaserleikkurin hinta alkaa 160,000 dollarista, kun taas jotkut suuritehoiset laserit maksavat jopa dollaria.
Ylläpitokustannukset
Puhtauden vuoksi CO2 kaasua, ontelo saastuu ja vaatii säännöllistä puhdistusta. Peilit vaativat huoltoa ja kohdistusta, joten rutiinihuolto on tärkeämpää. Kuitulaserleikkauskone on kuitenkin huoltovapaa, ja se pystyy vaativiin työympäristöihin, joissa se kestää hyvin pölyä, tärinää, iskuja, kosteutta ja lämpötilaa.
Sovellukset
Erilaisilla leikattavilla materiaaleilla on erilaiset valon absorptionopeudet eri laseraallonpituuksilla. Ei-metallisten materiaalien (kuten puu, kangas, muovi, akryyli, paperi, nahka) kuitulaserien absorptionopeus on alhainen, kun taas CO2 lasereilla on korkeat absorptionopeudet metallisia tai ei-metallisia materiaaleja varten. Kuitulaser soveltuu vain metallimateriaalien leikkaamiseen CO2 laserilla voidaan leikata sekä metallimateriaaleja että ei-metallisia materiaaleja.
