CNC laser a jeho aplikace v průmyslu a vědě

Laserová technologie způsobila revoluci ve světě výroby a designu a umožňuje přesné řezání a gravírování s neuvěřitelnou rychlostí a přesností. Laserový stroj CNC nabízí bezkonkurenční přesnost a opakovatelnost, což z něj činí cenný nástroj pro výrobce, řemeslníky i amatérské pracovníky. Mnoho průmyslových odvětví spoléhá na CNC lasery při přesném a efektivním řezání a gravírování různých materiálů. Tato technologie kombinuje sílu laserového paprsku s všestranností CNC stroje, což umožňuje snadné vytváření sofistikovaných gravírovacích návrhů a složitých řezů. Nejúčinnější typ CNC laserů je založen na technologii modrého laseru. Pochopení fungování této technologie a jejích aplikací může poskytnout náhled na její široké využití v různých průmyslových odvětvích.

Definice CNC laseru

CNC laser je nástroj, který používá vysoce výkonnou laserovou hlavu nebo laserový modul k přesnému řezání, gravírování, leptání nebo značení materiálů. Nejčastěji se výrazem CNC laser označuje sada pro modernizaci modrého laseru, nastavená na CNC stroji, jako je například Shapeoko Pro nebo X-Carve Pro. CNC lasery se běžně používají ve výrobě, při výrobě prototypů a v uměleckých aplikacích, ale lze je využít i ve vědě a výzkumu. Ve výrobě, při výrobě prototypů a v uměleckých aplikacích se laserový paprsek používá k řezání, leptání, gravírování a značení. Ve vědě a výzkumu lze laser namontovat na vysoce přesný CNC stroj a přesunout jej na určité místo nad vzorkem nebo objektem a poté použít laserový paprsek k optickému čerpání, vyvolání fluorescence nebo jako optickou pinzetu. Většina aplikací CNC laserů však spočívá ve výrobě.

Ve výrobě se na CNC strojích používají různé typy laserů. Historicky dávno byly vyvinuty CO2 CNC lasery, a proto jsou nyní k dispozici v mnoha optických výkonech. CO2 CNC lasery jsou však v dnešní době zastaralou technologií, a to z několika důvodů. Především jakýkoli CO2 CNC laser plýtvá 95-96 % dodávaného elektrického výkonu a zároveň má obvykle o něco horší absorpci než modrý laser u většiny zpracovávaných materiálů. Kromě této zjevné nevýhody vyžadují CO2 CNC lasery také zatěžující a častou kalibraci a jsou mnohem těžší a větší, takže je obtížné je v případě potřeby přemístit. Pokud se podíváme jen na prostorové hledisko, do stejného prostoru jako jeden CO2 CNC laserový stroj se vejde přibližně 100 modrých laserových hlav.

V dnešní době je mnohem efektivnější používat modrý CNC laser než CO2 nebo vláknový laser. Modré CNC lasery jsou nabízeny ve dvou variantách, buď jako modrý galvanický CNC laser, nebo jako CNC stroj vybavený sadou pro upgrade laseru. Modrá laserová hlava namontovaná na CNC stroji funguje velmi dobře jak při řezání, tak při gravírování, a je obzvláště efektivní v roli CNC laserové řezačky. Naproti tomu modré galvo CNC lasery obsahují větší modrý laserový modul a pohybují laserovým paprskem pomocí speciálních galvo zrcadel, což umožňuje bleskové cnc gravírování (například 79 palců za sekundu nebo 2 m/s), ačkoli je lze použít i pro řezání velmi tenkých materiálů. Ve skutečnosti je modrý galvo laser velmi efektivní CNC laserový gravírovací stroj.

Modrá laserová hlava označuje laserový modul, který vyzařuje zaostřený laserový paprsek modré barvy. Modré lasery jsou známé svou vysokou energetickou účinností, vyšší absorpcí u většiny materiálů a přesnými řezacími a gravírovacími schopnostmi, což je činí ideálními pro většinu aplikací. Laserový paprsek karbonizuje, odpařuje nebo taví materiál a vytváří přesné řezy nebo detailní rytiny podle zadání návrhu.

Společnost Opt Lasers je předním výrobcem modrých laserových hlav pro CNC stroje a také modrých galvanických laserů. Jsme známí špičkovými laserovými moduly, které nabízejí vynikající výkon a spolehlivost a vydrží 20-200krát déle než ostatní modré lasery na trhu. CNC stroj vybavený modrou laserovou hlavou může laserem řezat a gravírovat různé materiály, včetně dřeva, kůže, tkanin, uhlíkových vláken, akrylu a dalších plastů a také například papír. Může také laserem gravírovat nebo značit některé kovy, jako je nerezová ocel, uhlíková ocel, wolfram, titan a eloxovaný hliník (nikoli však holý hliník).

Níže uvedená tlačítka vedou například na specializované kategorie CNC strojů (pro řadu populárních CNC strojů), kde jsou uvedeny specializované laserové sady pro tyto CNC stroje. Nastavení laserové sady na těchto strojích z nich udělá kromě základní funkce CNC frézování také CNC laserový stroj. V případě, že již vlastníte CNC stroj, ale od jiného výrobce, měli byste přejít do kategorie "Ostatní CNC a roboty", kde můžete zakoupit univerzální laserovou sadu, kterou lze inegrovat na téměř jakýkoli CNC stroj.

Porozumění CNC strojům

Základy CNC strojů

Srdcem každého CNC stroje je počítačový systém číslicového řízení, který umožňuje přesné řízení pohybů zařízení. CNC stroje pracují na základě souboru instrukcí, které jsou ve formě G-kódu odesílány do řídicí jednotky CNC stroje. Řídicí jednotka CNC říká stroji, jak má vést nástroj po správné dráze, aby vytvořil požadovanou součást nebo výrobek. Řídicí jednotka CNC je také zodpovědná za vysílání modulačního (řídicího) signálu laseru, který říká laseru, kdy má střílet, s jakým výkonem laseru a jak dlouho.

Integrace laserové technologie do CNC

Integrace laserové technologie do CNC strojů způsobila revoluci v jejich schopnostech. Přidáním laserové hlavy CNC k zařízení mohou uživatelé provádět laserové řezy a gravírování s bezkonkurenční přesností a rychlostí. Samotný modrý laser může mít přesnost až 0,00039" (0,01 mm). CNC laserové zařízení rozzáří paprsek při daném výkonu prakticky okamžitě, na rozdíl od vřetena nebo frézy, které vyžadují nezanedbatelný čas k jeho urychlení. Navíc je laserové obrábění bezkontaktní metodou. Laser zpracovává materiál na dálku, na rozdíl od pil a fréz, které se kvůli kontaktnímu zpracování časem otupí. Zároveň může být otupení řezných nástrojů problematické zejména u některých procesů, například u CNC řezání kůže. Kromě předchozích výhod použití laserů na CNC strojích může laser dosáhnout také mnohem vyšších rychlostí.

Integrace laserové technologie do CNC strojů otevřela svět možností pro odvětví, jako je výroba, výroba prototypů, a dokonce i umělecká činnost. Schopnosti laserové hlavy CNC poskytují uživatelům možnost pracovat s materiály, jako je dřevo, kůže, akryl, textil a dokonce i kovy, s lehkostí a přesností, která byla dříve nepředstavitelná.

Modré laserové soupravy od společnosti Opt Lasers

Vlastnosti modrých laserových hlavic Opt Lasers

Mezi působivé vlastnosti modrých laserových hlav Opt Lasers patří vysoká přesnost řezání a gravírování, vyšší absorpce než u jiných typů laserů u většiny materiálů, vysoká energetická účinnost a kompaktní a lehká konstrukce pro snadnou integraci do CNC strojů a bezproblémový provoz. Od ostatních společností nabízejících modré lasery se Opt Lasers liší tím, že laserové hlavy Opt Lasers jsou vyrobeny ze špičkových komponent, používají pečlivě navržené konstrukce a efektivně vydrží 20-200krát déle, než průměrně vydrží konkurenční výrobky. To je zase velmi užitečné z finančního hlediska, protože můžete používat jedinou modrou laserovou hlavu Opt Lasers namísto nákupu 20-200 modrých laserových modulů od různých výrobců, které v součtu představují mnohem vyšší náklady. Vysoká kvalita společnosti Opt Lasers také umožňuje, aby naše výrobky sloužily nepřetržitě 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.

Aplikace a kompatibilita

Modré lasery s vlnovou délkou 445 nm jsou ideální pro řezání a gravírování různých materiálů. Většina CNC obráběných materiálů absorbuje modré lasery mnohem účinněji než jiné typy laserů. Proto je obvykle užitečnější hovořit spíše o odlehlých materiálech než o těch, pro které jsou modré lasery vynikající. Nejčastěji zmiňovaným materiálem, který modré lasery v současné době neumí gravírovat, je holý hliník (ačkoli modré lasery umí gravírovat eloxovaný hliník). Plasty s nepřeberným množstvím různých složení polymerů jsou také kategorií, ve které modré lasery nemusí být vždy tou nejlepší volbou (i když často jsou). Podle našich zkušeností jsou modré lasery z hlediska účinnosti nejlepší pro přibližně 80 % plastů, na které jsme byli dotazováni a s nimiž jsme pro naše klienty prováděli testy laserového řezání a gravírování.

Kompatibilita modrého CNC laseru s řadou CNC strojů z něj činí univerzální nástroj pro profesionály v různých průmyslových odvětvích, včetně koželužen, dřevozpracujících závodů, výrobců nábytku, textilních továren, výrobců šperků a značení. Aplikace modrých CNC laserových hlav jsou rozsáhlé a zahrnují gravírování vzorů na šperky, štítků na ovoce a zeleninu, štítků EPAL a GMA na dřevěné palety, řezání a gravírování vzorů na dřevo nebo akryl a označování předmětů vlastními logy, fotografiemi nebo vzkazy. Díky kompatibilitě s oblíbenými CNC stroji je cenným doplňkem každého výrobního závodu, kanceláře nebo dílny, která chce rozšířit své možnosti v oblasti řezání, leptání, gravírování a značení.

Zpracování materiálů pomocí CNC laserů

Typy materiálů vhodných pro řezání a gravírování laserem

Nyní se podíváme na různé materiály, které jsou vhodné pro zpracování pomocí CNC laserů. CNC lasery mohou řezat a gravírovat širokou škálu materiálů, od dřeva a akrylu až po kůži a kov, a vytvářet tak špičkové rytiny a řezy s rovnoměrnými a dobře definovanými rysy. Technologie modrého laseru nabízí všestrannost při zpracování materiálů, takže je nejlepší volbou pro mnoho průmyslových odvětví. Informace o příkladech materiálů zpracovatelných CNC laserem lze rozdělit do následující tabulky:

Výše uvedená tabulka ukazuje všestrannost CNC laserů při zpracování různých materiálů pro řezání a gravírování.

Výhody použití modrých laserových hlav při zpracování materiálů

Použití modrých laserových hlav při zpracování materiálu nabízí řadu výhod. Přesnost a preciznost modrých laserů vede k čistým řezům a detailním rytinám. Vysoká hustota energie modrých laserů navíc umožňuje efektivní odstraňování materiálu, což snižuje potřebu sekundárního zpracování. Tato technologie zvyšuje celkovou produktivitu a kvalitu hotových výrobků, což z ní činí neocenitelný nástroj pro podniky, které usilují o přesnost svých výrobních procesů.

Pochopení výhod používání modrých laserových hlavic při zpracování materiálu může podnikům pomoci činit informovaná rozhodnutí při výběru správné technologie pro jejich provoz. Díky vyšší efektivitě, přesnosti a všestrannosti přinášejí CNC lasery s modrými laserovými hlavami revoluci ve způsobu řezání a gravírování materiálů v různých průmyslových odvětvích.

Potenciální budoucí aplikace a technologie

Aplikace CNC laserů jsou rozsáhlé a stále se rozšiřují. Od složitých návrhů na špercích až po rozsáhlou průmyslovou výrobu - CNC lasery mají potenciál způsobit revoluci v různých průmyslových odvětvích. První 15W CNC laserová hlava se třemi laserovými diodami na světě byla uvedena na trh v roce 2021 společností Opt Lasers. Po ní následovalo na začátku roku 2024 další vydání prvního modrého laseru na světě o výkonu 45 W s 8 modrými laserovými diodami, což se rovněž podařilo společnosti Opt Lasers. V budoucnu můžeme očekávat pokrok v automatizaci, vyšší rychlost řezání a možnost pracovat s ještě širší škálou materiálů.

Budoucí vývoj v oblasti CNC laserových technologií může zahrnovat také pokroky v oblasti udržitelnosti a šetrnosti k životnímu prostředí. S tím, jak se svět posouvá směrem k ekologičtějším technologiím, představují modré CNC lasery nejlepší technologii pro minimalizaci odpadu a spotřeby energie, což je činí ještě atraktivnějšími pro širokou škálu aplikací.

Údržba a bezpečnost

Správná údržba CNC laserového stroje

U CNC laserového stroje je pro zajištění optimálního výkonu a dlouhé životnosti zařízení zásadní pravidelná údržba. Je důležité pravidelně čistit zaostřovací čočku, aby se zabránilo usazování zbytků, které mohou poškodit povlak čočky a případně ovlivnit kvalitu řezání a gravírování. Použití vzduchového asistenta a vzduchového kompresoru s přidaným filtrem a odlučovačem oleje navíc umožňuje uživateli čistit čočku desetkrát méně často.

Bezpečnostní opatření při práci s CNC lasery

Při práci s CNC laserem je třeba dodržovat správná bezpečnostní opatření, aby se předešlo nehodám a zraněním. Obsluha by měla nosit vhodné ochranné pomůcky, jako jsou ochranné brýle a rukavice, aby si chránila oči před laserem a úlomky. Nejdůležitější je, aby ochranné brýle pro laser měly co nejvyšší předozadní clonu pro specifickou vlnovou délku laseru. Pokud je OD specifikace vašich ochranných brýlí pro vlnovou délku laseru 0, znamená to, že brýle neposkytují žádnou ochranu proti vašemu konkrétnímu laseru a v podstatě vás nechávají stejně nechráněné, jako kdybyste ochranné brýle vůbec nenosili. Účinnost laserových ochranných brýlí se zvyšuje s vyšší specifikací OD pro příslušnou vlnovou délku laseru. Například modré laserové ochranné brýle, které jsou součástí laserových souprav Opt Lasers, se mohou pochlubit klasifikací OD7+ pro vlnové délky modrého laseru v rozmezí 440-455 nm, což účinně blokuje více než 99,9999 % modrého laserového světla. Doporučujeme vyhnout se laserovým ochranným brýlím prodávaným pro laserové gravírování, které mají hodnocení OD4+ pro vlnové délky 405 nm a 445 nm, protože ty propouštějí téměř 0,01 % laserového světla o vlnové délce 445 nm nebo 405 nm a poskytují výrazně nižší ochranu.

Důležité je také zajistit řádné větrání pracovního prostoru, aby se rozptýlily výpary vznikající při řezání a gravírování. Pro bezpečné používání CNC laseru je důležité porozumět potenciálním nebezpečím spojeným s jeho provozem. Obsluha by měla být proškolena, jak se zařízením správně zacházet, včetně nouzových postupů v případě poruchy. Dodržování bezpečnostních pokynů a provozních postupů minimalizuje rizika a zajistí bezpečné pracovní prostředí.

Na závěr

Pochopení toho, co je to CNC laser a jak funguje, vám nyní nabízí neomezené možnosti přesného a efektivního řezání a gravírování různých materiálů. Tato technologie kombinuje výkon laseru s přesností CNC stroje a nabízí univerzální řešení pro různá odvětví od dřevozpracujícího průmyslu až po kovovýrobu. Využitím schopností CNC laseru mohou výrobci dosáhnout špičkových designových rytin a efektivních řezů na široké škále materiálů, což přináší revoluci ve způsobu výroby, úprav a přizpůsobování výrobků.

CNC laser - nejčastější dotazy