Устойчиво алтернативно решение с нисък разход на енергия за CO₂ и YAG лазери – лазерни глави за рязане и гравиране

Сините лазери представляват технологично по-съвършено решение спрямо други налични технологии като CO₂ лазери и YAG лазери. Тяхното въвеждане на пазара повлия на медицината, военната индустрия и науката. Търсенето се увеличава благодарение на дължината на вълната 450 nm, високата плътност на мощността и силното поглъщане на синя светлина от редица материали. Тези параметри се изразяват във висока скорост на обработка на различни материали, нисък процент на повреди и лесно адаптиране на продукта към специфични технологични процеси.

По-ранни опити за разработка на диодни лазери с висока мощност често търпяха неуспех поради различни причини. Продуктите, които са безопасни за монтаж в CNC оборудване, обичайно достигат няколко вата — около 5–6 W. Някои производители предлагат комбинирани модули с мощност 12–15 W (две глави по 6 W), но такива прототипи имат недостатъци: липса на специализирана оптична система (голямо петно –> понижена плътност на мощността и производителност), затруднения при физическата интеграция (допълнителни контролери, захранвания, отвеждане на топлината), както и риск от формиране на две отделни петна вместо едно слято.

В индустриалната практика CO₂ и YAG (инфрачервени) лазери в диапазона 30–500 W са широко използвани, въпреки ограниченията: по-нисък електрически коефициент на полезно действие, трудна интеграция, ниско поглъщане при много материали и високи разходи за поддръжка. На практика, синьо-диодните глави могат да изпълняват множество задачи, досега запазени за високомощни лазери, при това с повишаване на ефективността и скоростта на машината. Техният електрически КПД достига около 35% спрямо приблизително 15–20% при YAG и около 8% при CO₂. Срокът на експлоатация на диодните лазери също е многократно по-дълъг (около 10 000–20 000 часа спрямо CO₂ тръби).

Компактните размери, пасивното охлаждане и безопасната конструкция отварят възможности като преносими маркери за дърводобивни цехове, заваръчни работилници и производство на неръждаема стомана. Използвайки високата абсорбция в синия спектрален диапазон, Opt Lasers прилага сини диоди за рязане и гравиране на текстил, гума, пластмаси, дърво, неръждаема стомана и др. Високомощните диодни глави 6–30 W са атрактивна алтернатива в сектори, които преди разчитаха на големи CO₂ и YAG системи.

Диоден лазер с дължина на вълната 450 nm може да достави от няколко до почти 20 пъти повече енергия върху повърхността в сравнение с CO₂/YAG (по-малко петно + по-високо поглъщане), като осигурява същите ефекти при значително по-ниска мощност на главата. По-долу са изброени основни предимства на диодните глави при CNC приложения:

Синьо-диодните глави за гравиране достигат максимална плътност на мощността благодарение на изключително малки лазерни петна (около 0,10 mm × 0,003 mm до 0,15 mm × 0,003 mm) и топ-хет разпределение на мощността. Плътността на мощността при 30 W мултирежимен син лазер е значително по-висока от конкурентните устройства. За сравнение:

• 30 W CO₂ лазер: ~430 kW/cm² (няколко пъти по-ниска).
• 30 W YAG лазер: ~450 kW/cm².

По-високото поглъщане означава многократно по-голяма енергия, доставена върху детайла при еднаква оптична мощност.

Главите на Opt Lasers позволяват бърза модулация за постигане на фини и прецизни детайли при висока скорост. Сравнителни параметри:

По-бавният контрол на CO₂ лазерите ограничава скоростта при гравиране на сложни геометрии, въпреки по-високата номинална мощност.

Благодарение на използваните материали и конструкция, съвременните мултирежимни сини глави притежават изключително малки габарити и ниска маса, което позволява приложение при CNC машини, 3D принтери и дори роботизирани рамена, където CO₂ или YAG устройства са неприложими.

Диодните глави са компактни, леки, лесни за монтаж и с широка съвместимост. За сравнение, CO₂ системите изискват големи корпуси, водно охлаждане и високоволтови източници; както CO₂ така и YAG се нуждаят от комплексна оптична система и юстиране.

Механично фрезовани алуминиеви компоненти осигуряват ефективно отвеждане на топлината. Контролерът е защитен до приблизително IP 62, което го предпазва от механични повреди, прах и водни капки. Управляващата електроника включва термична защита срещу прегряване на диода. Захранващият драйвер е интегриран в главата, близо до диода, което минимизира индуктивни смущения и риска от дефекти във връзката диод-контролер — често срещана причина за аварии — и така намалява общите експлоатационни разходи.

Диодните глави Opt Lasers могат да се използват за маркиране под вода. Сините дължини на вълната (~440–460 nm) се разпространяват във водна среда, докато CO₂ и YAG дължините на вълната се поглъщат силно. Благодарение на компактността и лесната интеграция (без сложни оптични системи), синьо-диодните гравиращи системи са достъпно решение за такива приложения.