Bærekraftig alternativ med lavt energiforbruk for CO2-lasere og YAG-lasere – Skjære- og graveringslaserhoder
Teknologisk overlegenhet for blå laserhoder sammenlignet med YAG- og CO2-lasere
Blå lasere er teknologisk overlegne andre tilgjengelige løsninger som CO2-lasere og YAG-lasere. Deres inntreden på markedet har hatt innflytelse på medisin, forsvar og vitenskap. Etterspørselen vokser fortsatt takket være 450 nm bølgelengde, høy effekttetthet og sterk absorpsjon av blått lys i mange materialer. Disse parameterne gir høy bearbeidingshastighet på ulike materialer, lav feilrate og enkel tilpasning av produktet til spesifikke arbeidsflyter.
Tidligere forsøk på å utvikle høyytelses diodelasere mislyktes ofte av forskjellige årsaker. Produkter som er sikre å montere på CNC-utstyr når typisk noen få watt – rundt 5–6 W. Enkelte produsenter tilbød kombinerte 12–15 W moduler (to 6 W hoder), men slike prototyper hadde svakheter: ingen dedikert optisk system (stor flekk –> redusert effekttetthet og ytelse), utfordringer med fysisk integrasjon (ekstra kontrollere, strømforsyninger, varmespredning) og risiko for to separate punkter i stedet for én sammensmeltet flekk.
I industriell bruk er CO2- og YAG-lasere (infrarødt) i 30–500 W-klassen utbredt til tross for begrensninger: lav elektrisk virkningsgrad, krevende integrasjon, lav absorpsjon i mange materialer og høye vedlikeholdskostnader. I praksis kan blå diodelaserhoder utføre mange oppgaver som tidligere var forbeholdt høyytelseslasere, samtidig som de gir høyere maskineffektivitet og hastighet. Deres elektriske virkningsgrad er omtrent 35 % mot omtrent 15–20 % for YAG og ~8 % for CO2. Diodelasere har også langt lengre levetid (ca. 10 000–20 000 timer mot CO2-rør).
Kompakte mål, passiv varmespredning og en sikker konstruksjon åpner for nye muligheter, eksempelvis bærbare merkingsløsninger for sagbruk, verksteder og produksjon av rustfritt stål. Ved å utnytte høy absorpsjon ved blå bølgelengder benytter Opt Lasers blå dioder til skjæring og gravering av tekstil, gummi, plast, tre, rustfritt stål og mer. Høyeffektive 6–30 W diodehoder er et attraktivt alternativ i segmenter som tidligere var avhengig av store CO2- og YAG-systemer.
En 450 nm diodelaser kan tilføre arbeidsstykket fra noen få til nesten 20 × mer energi enn CO2/YAG (mindre flekk + høyere absorpsjon), og oppnå like gode resultater med langt lavere effekt. Her er nøkkelfunksjoner for diodehoder brukt på CNC-maskiner:
Høy optisk effekttetthet
Blå diodelaser-hoder for gravering oppnår den høyeste effekttettheten takket være svært små laserflekker (omtrent 0,10 mm × 0,003 mm til 0,15 mm × 0,003 mm) og en “top-hat”-effektfordeling. Effekttettheten fra et 30 W multimode blått hode er vesentlig høyere enn konkurrerende løsninger. Til sammenligning:
- 30 W CO2-laser: ~430 kW/cm² (en størrelsesorden lavere).
- 30 W YAG-laser: ~450 kW/cm².
Høy absorpsjonskoeffisient for blått laserlys
Blå dioder (440–450 nm) har høy absorpsjon i mange materialer og overfører betydelig mer energi til overflaten enn YAG eller CO2.
| Materiale | Blå diode 450 nm | YAG | CO2 |
|---|---|---|---|
| Kobber | ~65% | ~5% | ~5% |
| Gull | ~65% | ~5% | ~5% |
| Rustfritt stål | ~45% | ~35% | <3% |
| Titan | ~85% | ~70% | ~6% |
| Aluminium | ~12% | ~8% | ~3% |
Høyere absorpsjon betyr mangfoldig mer energi levert til arbeidsstykket ved samme optiske effekt.
Høyfrekvent modulasjon av diodelaserstrøm
Opt Lasers-hoder støtter rask modulasjon for presis og kompleks detaljgjengivelse med høy hastighet. Sammenlignende verdier:
| Lasertype | Modulasjonsfrekvens |
|---|---|
| Blå diodehode | 1–100 kHz |
| CO2-laser | ~5 kHz |
| YAG-laser | ~25 kHz |
Saktere CO2-styring begrenser graveringshastigheten på intrikate geometrier til tross for høyere nominell effekt.
Kompakte laserhoder
Takket være materialvalg og konstruksjon tilbyr moderne multimode blåhoder svært liten formfaktor og lav masse, noe som muliggjør bruk på CNC-maskiner, 3D-printere og til og med robotarmer der CO2- eller YAG-enheter er lite praktiske.
| Lasertype | Kildedimensjoner (mm) | Vekt | Ekstrautstyr påkrevd |
|---|---|---|---|
| Blå diodehode (20–30 W klassen) | ≤ 70 × 70 × 220 | < 2000 g | Ingen betydelige; passiv kjøling |
| CO2-laser (30 W) | ~60 × 60 × 600 | ~2500 g | Høyeffekts strømforsyning (~200 × 200 × 150); vannkjøling; stråleveiledende optikk |
| YAG-laser (30 W) | ~290 × 220 × 100 | ~3500 g | Stråleveiledende optikk og justering |
Diodehoder er kompakte, lette, enkle å montere og bredt kompatible. Til sammenligning krever CO2-systemer store innkapslinger, vannkjøling og høyspenningsforsyninger; både CO2/YAG trenger speiltog og justering.
Sikkerhet for laserhodene
CNC-maskinerte aluminiumskomponenter sikrer effektiv varmeledning. Kontrolleren har beskyttelse tilsvarende cirka IP 62, som skjermer mot mekaniske skader, støv og vanndråper. Styreelektronikken har termisk beskyttelse for å forhindre overoppheting av dioden. Drivverket er integrert i hodet, nær dioden, noe som minimerer induktive problemer og risikoen for kontaktfeil mellom diode og kontroller – en vanlig årsak til feil – og reduserer totale driftskostnader.
Merking og levering av laserlys under vann
Opt Lasers diodehoder kan brukes for merking under vann. Blå bølgelengder (~440–460 nm) forplanter seg gjennom vann, mens CO2- og YAG-bølgelengder absorberes effektivt. Gitt deres kompakte design og enkle integrasjon (ingen behov for komplisert stråleoptikk), tilbyr blå diodehoder for gravering et konkurransedyktig prisnivå for slike applikasjoner.