חיתוך לייזר היא שיטת חיתוך תרמי אוטומטי לעיבוד מתכת, עץ, MDF, דיקט, אקריליק, פלסטיק, בד, עור ונייר. קרן הלייזר נוצרת על ידי מקור הלייזר (מהוד), המוליך על ידי סיב הובלה או מראות בראש החיתוך כאשר עדשה ממקדת אותו בעוצמה גבוהה מאוד בקוטר קטן מאוד. קרן לייזר ממוקדת זו פוגשת את פני המצע וממיסה אותו כדי לבצע את החיתוך. ישנם 2 סוגים של מקורות לייזר: סיבים לייזר ו CO2 לייזר. חיתוך בלייזר הוא רב תכליתי. בנוסף לחומרים שטוחים, ניתן לחתוך צינורות ופרופילים גם באמצעות מערכות חיתוך בלייזר.
פיבר לייזר מכונת חיתוך
לייזר סיב הוא לייזר במצב מוצק עם סיב אופטי כמדיום הרווח הלייזר, המורכב ממדיום רווח, מקור משאבה וחלל תהודה. לייזרים סיבים משתמשים בסיבים פעילים המסוממים ביסודות אדמה נדירים בליבה כמדיום ההגברה. לייזר מוליכים למחצה משמש כמקור המשאבה. חלל התהודה מורכב בדרך כלל ממראות, פנים קצה סיבים, מראות לולאות סיבים או רשתות סיבים.
על פי מאפייני תחום הזמן של לייזרים סיבים, ניתן לחלק אותם ללייזרי סיבים רציפים ופועמים. על פי מבנה המהוד, ניתן לחלק אותו ללייזרי חלל ליניארי, משוב מבוזר וללייזרי סיבי חלל טבעת. על פי ההבדל בין סיבי הרווח ושיטת השאיבה, ניתן לחלק אותו לחיפוי יחיד (שאיבת ליבה) וציפוי כפול (שאיבת חיפוי) סיבים.
CO2 מכונת חיתוך לייזר
A CO2 לייזר (לייזר פחמן דו חמצני) הוא לייזר גז המשתמש בתערובת של גזים כמדיום הרווח, כולל פחמן דו חמצני, הליום, חנקן ואולי קצת מימן, אדי מים וקסנון. הלייזר נשאב חשמלית על ידי פריקת גז, שניתן להשתמש בה עם זרם DC, זרם AC או בתחום ה-RF. מולקולת החנקן מתרגשת על ידי זרם הפריקה למצב גרם יציב, ולאחר מכן מעבירה אליה אנרגיה כשהיא מתנגשת עם CO2 מולקולה. הליום יכול להפחית את מספר חלקיקי מצב האנרגיה הנמוכה ויכול להסיר את החום שנוצר.
CO2 לייזרים בדרך כלל מקרינים קרן באורך גל של 10.6 מיקרומטר, אך ישנם קווי קרינה אחרים בתקופה של 9-11 מיקרומטר (במיוחד 9.6 מיקרומטר).
בינוני
CO2 לייזרים משתמשים בגז כתווך ליצירת קרן הלייזר, ומעבירים את הקרן דרך מראות. לייזרים סיבים מועברים דרך דיודות וכבלים סיבים אופטיים, דיודות מרובות נשאבות ליצירת קרן לייזר, ולאחר מכן מועברות לראש חיתוך הלייזר דרך כבלי סיבים אופטיים, במקום להעביר את האלומה דרך מראות.
אורך גל
CO2 לייזר הוא סוג של קרן לייזר גז עם אורך גל של 10.6 מיקרומטר ממולקולות פחמן דו חמצני, בעוד שלייזר סיבים הוא סוג של לייזר במצב מוצק עם אורך גל של 1.08 מיקרומטר, המתקבל על ידי הצבת גביש של תרכובת Yb (ytterbium) כמדיום בסיב אופטי עם קרן הלייזר וה-cirry. בשל התכונות הפיזיות השונות של 2 סוגי הלייזרים, גם תהליכי החיתוך שונים.
יעילות המרה פוטו-אלקטרית
מכונת חיתוך לייזר סיבים מאמצת מודול דיגיטלי שלם של מצב מוצק ועיצוב לייזר סיב יחיד. יעילות ההמרה הפוטואלקטרית גבוהה מזו של CO2 חיתוך לייזר. שיעור הניצול הכולל בפועל של כל ספק כוח של CO2 חותך לייזר הוא בערך 8%~10%. שיעור הניצול הכולל הוא כ-25%~30%, וצריכת האנרגיה הכוללת של מערכת חיתוך לייזר סיבים נמוכה פי 3 ~ 5 מזו של CO2 מערכת חיתוך לייזר, שעלתה ביותר מ-86%.
עלות השקעה
העלות העיקרית של רכישת מכונת חיתוך לייזר תלויה במותג ובעוצמתו של מחולל הלייזר, כמו גם ברכיבי הליבה האופטיים. א CO2 חותך לייזר עולה בין 2,600 דולר ארה"ב בעולם, והמחיר של חותך לייזר סיב נמוך מתחיל מ-16,800 דולר אמריקאי, בעוד שחלק מהלייזרים בעלי הספק גבוה יעלו עד 160,000 דולר אמריקאי.
עלות תחזוקה
בשל טוהר ה CO2 גז, החלל יזוהם וידרוש ניקוי קבוע. מראות דורשות תחזוקה ויישור, ולכן תחזוקה שוטפת מעורבת יותר. אבל מכונת חיתוך לייזר סיבים היא נטולת תחזוקה, מסוגלת לסביבות עבודה קשות עם סובלנות גבוהה לאבק, רעידות, פגיעה, לחות וטמפרטורה.
יישומים
לחומרים שונים לחתוך יש שיעורי ספיגת אור שונים עבור אורכי גל לייזר שונים. לחומרים לא מתכתיים (כגון עץ, בד, פלסטיק, אקריליק, נייר, עור) יש קצב ספיגה נמוך עבור לייזרים סיבים, בעוד CO2 ללייזרים יש שיעורי ספיגה גבוהים עבור חומרים מתכתיים או לא מתכתיים. לייזר סיבים מתאים רק לחיתוך חומרי מתכת, בעוד CO2 לייזר יכול לחתוך גם חומרים מתכתיים וגם חומרים שאינם מתכתיים.
