Laserbewerking & snijden & LBM

LASER CUTTING is a HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING technologie die typisch wordt gebruikt voor het snijden van materialen. In LASER BEAM MACHINING (LBM) focust een laserbron optische energie op het oppervlak van het werkstuk. Lasersnijden richt de zeer gefocuste output met hoge dichtheid van een krachtige laser via de computer op het te snijden materiaal. Het beoogde materiaal smelt, verbrandt, verdampt of wordt gecontroleerd weggeblazen door een gasstraal, waardoor een rand ontstaat met een hoogwaardige oppervlakteafwerking. Onze industriële lasersnijders zijn geschikt voor het snijden van zowel vlak plaatmateriaal als constructie- en leidingmaterialen, metalen en niet-metalen werkstukken. Over het algemeen is er geen vacuüm vereist in de bewerkings- en snijprocessen met laserstralen. Er zijn verschillende soorten lasers die worden gebruikt bij lasersnijden en -productie. De pulserende of continue wave CO2 LASER is geschikt voor snijden, kotteren en graveren. The NEODYMIUM (Nd) en neodymium yttrium-aluminium-garnet_cc781905-5cde-3194-bb3b-136_bad5cf58-d_en neodymium yttrium-aluminium-garnet_cc781905-5cde-3194-bb3b-136_bad5cf58- in stijl en verschillen alleen in toepassing. Het neodymium Nd wordt gebruikt voor kotteren en waar hoge energie maar weinig herhaling vereist is. De Nd-YAG-laser wordt daarentegen gebruikt waar een zeer hoog vermogen nodig is en voor kotteren en graveren. Zowel CO2- als Nd/Nd-YAG-lasers kunnen worden gebruikt voor LASER LASSEN. Andere lasers die we gebruiken bij de productie zijn onder meer Nd:GLASS, RUBY en EXCIMER. Bij Laser Beam Machining (LBM) zijn de volgende parameters belangrijk: De reflectiviteit en thermische geleidbaarheid van het werkstukoppervlak en de soortelijke warmte en latente warmte van smelten en verdampen. De efficiëntie van het Laser Beam Machining (LBM) proces neemt toe met het verminderen van deze parameters. De snijdiepte kan worden uitgedrukt als:

 

t ~ P / (vxd)

 

Dit betekent dat de snijdiepte "t" evenredig is met het opgenomen vermogen P en omgekeerd evenredig met de snijsnelheid v en de diameter van de laserstraalvlek d. Het met LBM geproduceerde oppervlak is over het algemeen ruw en heeft een door warmte beïnvloede zone.

 

 

 

CARBONDIOXIDE (CO2) LASERSNIJDEN EN BEWERKEN: De DC-aangedreven CO2-lasers worden gepompt door een stroom door het gasmengsel te leiden, terwijl de RF-aangedreven CO2-lasers radiofrequentie-energie gebruiken voor excitatie. De RF-methode is relatief nieuw en populairder geworden. DC-ontwerpen vereisen elektroden in de holte, en daarom kunnen ze elektrodenerosie en beplating van elektrodemateriaal op de optica hebben. Integendeel, RF-resonatoren hebben externe elektroden en daarom zijn ze niet vatbaar voor die problemen. We gebruiken CO2-lasers bij het industrieel snijden van vele materialen zoals zacht staal, aluminium, roestvrij staal, titanium en kunststoffen.

 

 

 

YAG LASER CUTTING and MACHINING: We gebruiken YAG-lasers voor het snijden en krassen van metalen en keramiek. De lasergenerator en externe optica hebben koeling nodig. Afvalwarmte wordt gegenereerd en overgedragen door een koelmiddel of rechtstreeks naar de lucht. Water is een veelgebruikt koelmiddel, dat meestal wordt gecirculeerd door een koelmachine of een warmteoverdrachtssysteem.

 

 

 

EXCIMER-LASERSNIJDEN EN BEWERKEN: Een excimerlaser is een soort laser met golflengten in het ultraviolette gebied. De exacte golflengte hangt af van de gebruikte moleculen. De volgende golflengten zijn bijvoorbeeld geassocieerd met de moleculen weergegeven in paranthesen: 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Sommige excimerlasers zijn afstembaar. Excimerlasers hebben de aantrekkelijke eigenschap dat ze zeer fijne lagen oppervlaktemateriaal kunnen verwijderen met bijna geen verhitting of verandering aan de rest van het materiaal. Daarom zijn excimeerlasers zeer geschikt voor nauwkeurige microbewerking van organische materialen zoals sommige polymeren en kunststoffen.

 

 

 

GASONDERSTEUND LASERSNIJDEN: Soms gebruiken we laserstralen in combinatie met een gasstroom, zoals zuurstof, stikstof of argon voor het snijden van dunne plaatmaterialen. Dit wordt gedaan met a LASER-BEAM TORCH. Voor roestvast staal en aluminium gebruiken we lasersnijden met inert gas onder hoge druk met stikstof. Dit resulteert in oxidevrije randen om de lasbaarheid te verbeteren. Deze gasstromen blazen ook gesmolten en verdampt materiaal van werkstukoppervlakken weg.

 

 

 

In a LASER MICROJET CUTTING we hebben een waterstraalgeleide laser waarin een gepulste laserstraal wordt gekoppeld aan een lagedrukwaterstraal. We gebruiken het om te lasersnijden terwijl we de waterstraal gebruiken om de laserstraal te geleiden, vergelijkbaar met een optische vezel. De voordelen van laser microjet zijn dat het water ook vuil verwijdert en het materiaal afkoelt, het is sneller dan traditioneel ''droog'' lasersnijden met hogere snijsnelheden, parallelle kerf en omnidirectionele snijcapaciteit.

 

 

 

Bij het snijden met laser passen wij verschillende methodes toe. Enkele van de methoden zijn verdamping, smelten en blazen, smelten blazen en verbranden, thermische spanningsscheuren, schrijven, koud snijden en branden, gestabiliseerd lasersnijden.

 

- Verdampingssnijden: de gerichte straal verwarmt het oppervlak van het materiaal tot het kookpunt en creëert een gat. Het gat leidt tot een plotselinge toename van het absorptievermogen en verdiept het gat snel. Naarmate het gat dieper wordt en het materiaal kookt, erodeert de gegenereerde damp de gesmolten wanden, waardoor het materiaal naar buiten wordt geblazen en het gat verder wordt vergroot. Niet-smeltende materialen zoals hout, koolstof en thermohardende kunststoffen worden meestal volgens deze methode gesneden.

 

- Smelten en blazen: we gebruiken gas onder hoge druk om gesmolten materiaal uit het snijgebied te blazen, waardoor het benodigde vermogen wordt verminderd. Het materiaal wordt verwarmd tot het smeltpunt en vervolgens blaast een gasstraal het gesmolten materiaal uit de snede. Dit elimineert de noodzaak om de temperatuur van het materiaal nog verder te verhogen. Met deze techniek snijden we metalen.

 

- Thermische spanningsscheuren: Brosse materialen zijn gevoelig voor thermische breuk. Een bundel wordt op het oppervlak gefocusseerd en veroorzaakt plaatselijke verwarming en thermische uitzetting. Dit resulteert in een scheur die vervolgens kan worden geleid door de balk te verplaatsen. Deze techniek gebruiken we bij het snijden van glas.

 

- Stealth-dicing van siliciumwafels: de scheiding van micro-elektronische chips van siliciumwafels wordt uitgevoerd door het stealth-dicingproces, met behulp van een gepulseerde Nd:YAG-laser, de golflengte van 1064 nm is goed aangepast aan de elektronische bandafstand van silicium (1,11 eV of 1117nm). Dit is populair bij de fabricage van halfgeleiderapparaten.

 

- Reactief snijden: ook wel vlamsnijden genoemd, deze techniek kan lijken op snijden met een zuurstofbrander, maar met een laserstraal als ontstekingsbron. We gebruiken dit voor het snijden van koolstofstaal in diktes van meer dan 1 mm en zelfs zeer dikke staalplaten met weinig laservermogen.

 

 

 

PULSED LASERS biedt ons een krachtige uitbarsting van energie voor een korte periode en is zeer effectief in sommige lasersnijprocessen, zoals piercing, of wanneer zeer kleine gaatjes of zeer lage snijsnelheden vereist zijn. Als in plaats daarvan een constante laserstraal werd gebruikt, zou de hitte het punt kunnen bereiken waarop het hele stuk dat wordt bewerkt, smelt. Onze lasers hebben de mogelijkheid om CW (Continuous Wave) te pulseren of te snijden onder NC (numerieke besturing) programmabesturing. We gebruiken een reeks pulsparen om de materiaalverwijderingssnelheid en de gatkwaliteit te verbeteren. De eerste puls verwijdert materiaal van het oppervlak en de tweede puls verhindert dat het uitgeworpen materiaal zich weer aan de zijkant van het gat of de snede hecht.

 

 

 

Toleranties en oppervlakteafwerking bij lasersnijden en machinale bewerking zijn uitstekend. Onze moderne lasersnijders hebben positioneringsnauwkeurigheden in de buurt van 10 micrometer en herhaalbaarheid van 5 micrometer. Standaard ruwheden Rz nemen toe met de plaatdikte, maar nemen af met laservermogen en snijsnelheid. De lasersnij- en bewerkingsprocessen zijn in staat om nauwe toleranties te bereiken, vaak tot binnen 0,001 inch (0,025 mm). De onderdeelgeometrie en de mechanische eigenschappen van onze machines zijn geoptimaliseerd om de beste tolerantiemogelijkheden te bereiken. Oppervlakteafwerkingen die we kunnen verkrijgen door laserstralen te snijden, kunnen variëren van 0,003 mm tot 0,006 mm. Over het algemeen bereiken we gemakkelijk gaten met een diameter van 0,025 mm, en gaten zo klein als 0,005 mm en gatdiepte-tot-diameterverhoudingen van 50 tot 1 zijn in verschillende materialen geproduceerd. Onze eenvoudigste en meest standaard lasersnijders snijden koolstofstaal met een dikte van 0,020-0,5 inch (0,51-13 mm) en kunnen gemakkelijk tot dertig keer sneller zijn dan standaard zagen.

 

 

 

Laserstraalbewerking wordt veel gebruikt voor het boren en snijden van metalen, niet-metalen en composietmaterialen. Voordelen van lasersnijden ten opzichte van mechanisch snijden zijn onder meer een gemakkelijker vasthouden van het werkstuk, reinheid en verminderde vervuiling van het werkstuk (omdat er geen snijkant is zoals bij traditioneel frezen of draaien die verontreinigd kan raken door het materiaal of het materiaal kan verontreinigen, dwz afzettingen). De abrasieve aard van composietmaterialen kan ervoor zorgen dat ze moeilijk te bewerken zijn met conventionele methoden, maar gemakkelijk met laserbewerking. Omdat de laserstraal tijdens het proces niet slijt, kan de verkregen precisie beter zijn. Doordat lasersystemen een kleine warmtebeïnvloede zone hebben, is er ook minder kans op kromtrekken van het te snijden materiaal. Voor sommige materialen kan lasersnijden de enige optie zijn. Laserstraalsnijprocessen zijn flexibel en de levering van glasvezelbundels, eenvoudige bevestiging, korte insteltijden en beschikbaarheid van driedimensionale CNC-systemen maken het mogelijk voor lasersnijden en -bewerking om succesvol te concurreren met andere plaatbewerkingsprocessen zoals ponsen. Dit gezegd zijnde, kan lasertechnologie soms worden gecombineerd met de mechanische fabricagetechnologieën voor een betere algehele efficiëntie.

 

 

 

Het lasersnijden van plaatmetalen heeft de voordelen boven plasmasnijden dat het nauwkeuriger is en minder energie verbruikt. De meeste industriële lasers kunnen echter niet door de grotere metaaldikte snijden dan plasma. Lasers die werken met hogere vermogens, zoals 6000 watt, naderen plasmamachines in hun vermogen om door dikke materialen te snijden. De kapitaalkosten van deze 6000 Watt lasersnijders zijn echter veel hoger dan die van plasmasnijmachines die dikke materialen zoals staalplaat kunnen snijden.

 

 

 

Er zijn ook nadelen aan lasersnijden en verspanen. Lasersnijden gaat gepaard met een hoog stroomverbruik. De efficiëntie van industriële lasers kan variëren van 5% tot 15%. Het stroomverbruik en de efficiëntie van een bepaalde laser is afhankelijk van het uitgangsvermogen en de bedrijfsparameters. Dit hangt af van het type laser en hoe goed de laser past bij het werk dat voorhanden is. De hoeveelheid lasersnijvermogen die nodig is voor een bepaalde taak hangt af van het materiaaltype, de dikte, het gebruikte proces (reactief/inert) en de gewenste snijsnelheid. De maximale productiesnelheid bij lasersnijden en -bewerking wordt beperkt door een aantal factoren, waaronder laservermogen, procestype (reactief of inert), materiaaleigenschappen en dikte.

 

 

 

In LASER ABLATION verwijderen we materiaal van een vast oppervlak door het te bestralen met een laserstraal. Bij een lage laserflux wordt het materiaal verwarmd door de geabsorbeerde laserenergie en verdampt of sublimeert het. Bij hoge laserflux wordt het materiaal typisch omgezet in een plasma. Krachtige lasers reinigen een grote plek met een enkele puls. Lasers met een lager vermogen gebruiken veel kleine pulsen die over een gebied kunnen worden gescand. Bij laserablatie verwijderen we materiaal met een gepulseerde laser of met een continue golflaserstraal als de laserintensiteit hoog genoeg is. Pulserende lasers kunnen extreem kleine, diepe gaten door zeer harde materialen boren. Zeer korte laserpulsen verwijderen materiaal zo snel dat het omringende materiaal zeer weinig warmte absorbeert, daarom kan laserboren worden gedaan op delicate of warmtegevoelige materialen. Laserenergie kan selectief worden geabsorbeerd door coatings, daarom kunnen CO2- en Nd:YAG-gepulseerde lasers worden gebruikt om oppervlakken te reinigen, verf en coatings te verwijderen of oppervlakken voor te bereiden op het schilderen zonder het onderliggende oppervlak te beschadigen.

 

 

 

We gebruiken LASER ENGRAVING and LASER MARKING_cc781905-53b-3194-bb3b-136bad5cf58d_and LASER MARKING_cc781905-53b-5813694-to Deze twee technieken zijn in feite de meest gebruikte toepassingen. Er worden geen inkten gebruikt en er worden ook geen gereedschapsbits gebruikt die in contact komen met het gegraveerde oppervlak en verslijten, wat het geval is bij traditionele mechanische graveer- en markeermethoden. Materialen die speciaal zijn ontworpen voor lasergraveren en markeren zijn onder meer lasergevoelige polymeren en speciale nieuwe metaallegeringen. Hoewel lasermarkeer- en graveerapparatuur relatief duurder is in vergelijking met alternatieven zoals ponsen, pennen, styli, etsstempels, enz., zijn ze populairder geworden vanwege hun nauwkeurigheid, reproduceerbaarheid, flexibiliteit, gemak van automatisering en online toepassing in een grote verscheidenheid aan productieomgevingen.

 

 

 

Ten slotte gebruiken we laserstralen voor verschillende andere productieprocessen:

 

- LASER LASSEN

 

- LASER WARMTEBEHANDELING: Kleinschalige warmtebehandeling van metalen en keramiek om de mechanische en tribologische eigenschappen van het oppervlak te wijzigen.

 

- LASER OPPERVLAKTEBEHANDELING / WIJZIGING: Lasers worden gebruikt om oppervlakken te reinigen, functionele groepen te introduceren, oppervlakken te modificeren in een poging om de hechting te verbeteren voorafgaand aan coatingafzetting of verbindingsprocessen.