Alternativă sustenabilă cu consum redus de energie pentru laserele CO₂ și YAG – Capete laser de tăiere și gravare

Laserele albastre sunt tehnologic superioare față de alte soluții disponibile, precum laserele CO₂ și YAG. Introducerea lor pe piață a influențat domenii precum medicina, sectorul militar și științific. Cererea este în continuă creștere datorită lungimii de undă de 450 nm, densității mari de putere și absorbției puternice a luminii albastre de către multe materiale. Acești parametri se traduc prin viteze mari de procesare pentru o varietate de materiale, rată scăzută de defectare și ușurință la adaptarea produsului la fluxuri tehnologice specifice.

Încercările anterioare de a dezvolta lasere cu diode de mare putere au eșuat adesea din diverse motive. Produsele destinate montajului sigur pe echipamente CNC ating în mod obișnuit câțiva wați — aproximativ 5–6 W. Unii producători au oferit module combinate de 12–15 W (două capete de 6 W), dar astfel de prototipuri prezentau dezavantaje: absența unui sistem optic dedicat (spot mare –> densitate redusă a puterii și performanță scăzută), probleme la integrarea fizică (controlere suplimentare, surse de alimentare, disipare termică) și riscul de a obține două puncte separate în loc de unul singur, suprapus.

În utilizarea industrială, laserele CO₂ și YAG (infraroșu) în gama 30–500 W sunt omniprezente, în ciuda limitărilor: randament electric redus, integrare dificilă, absorbție scăzută pe multe materiale și costuri ridicate de întreținere. În practică, capetele cu diode albastre pot prelua multe aplicații anterior atribuite exclusiv laserelor de mare putere, crescând eficiența și viteza utilajelor. Randamentul lor electric este de circa 35% comparativ cu aproximativ 15–20% pentru YAG și ~8% pentru CO₂. Durata de viață a laserelor cu diode este de asemenea de câteva ori mai mare (aproximativ 10 000–20 000 h comparativ cu tuburile CO₂).

Dimensiunea compactă, disiparea pasivă a căldurii și construcția sigură deschid noi oportunități, precum marcatoare portabile pentru fabrici de cherestea, ateliere de sudură și prelucrare a inoxului. Valorificând absorbția ridicată la lungimi de undă albastre, Opt Lasers utilizează diode albastre pentru tăierea și gravarea textilelor, cauciucului, maselor plastice, lemnului, inoxului și a altor materiale. Capetele cu diode de mare putere 6–30 W reprezintă o alternativă atractivă în segmente care anterior depindeau de sisteme voluminoase CO₂ și YAG.

Un laser cu diodă la 450 nm poate livra de la câteva până la aproape 20 de ori mai multă energie către piesă decât CO₂/YAG (spot mai mic + absorbție ridicată), obținând efecte similare cu mult mai puțină putere la cap. Mai jos sunt principalele caracteristici ale capetelor cu diode, utilizate pe echipamente CNC:

Capetele de gravare cu diodă albastră ating cea mai ridicată densitate a puterii datorită spoturilor laser extrem de mici (aprox. 0,10 mm × 0,003 mm până la 0,15 mm × 0,003 mm) și distribuției uniforme de tip “top-hat”. Densitatea de putere oferită de un cap multimod de 30 W este semnificativ mai mare decât a dispozitivelor concurente. Pentru comparație:

• Laser CO₂ 30 W: ~430 kW/cm² (un ordin de mărime mai mică).
• Laser YAG 30 W: ~450 kW/cm².

Absorbția crescută înseamnă o livrare a energiei de câteva ori mai mare la piesa prelucrată, la aceeași putere optică.

Capetele Opt Lasers suportă modulație rapidă pentru detalii complexe și precise la viteză ridicată. Date comparative:

Controlul mai lent al laserului CO₂ limitează viteza de gravare pe geometrii complexe, indiferent de puterea nominală ridicată.

Datorită materialelor și construcției, capetele multimod moderne cu diodă albastră au un volum redus și masă mică, permițând utilizarea pe utilaje CNC, imprimante 3D și chiar pe brațe robotizate unde unitățile CO₂ sau YAG sunt nepracticabile.

Capetele cu diode sunt compacte, ușoare, ușor de montat și foarte compatibile. În schimb, sistemele CO₂ necesită carcase voluminoase, răcire cu apă și surse HV; atât CO₂, cât și YAG necesită trasee de oglinzi și aliniere.

Componentele CNC realizate din aluminiu asigură un transfer termic eficient. Controlerul este protejat la aproximativ IP 62, fiind ferit de șocuri mecanice, praf și stropi de apă. Electronica de comandă integrează protecție termică pentru prevenirea supraîncălzirii diodei. Driverul este integrat în cap, foarte aproape de diodă, minimizând problemele inductive și riscul defectelor de contact între diodă și controler — o cauză tehnică frecventă a eșecurilor — ceea ce reduce costul total de exploatare.

Capetele cu diode Opt Lasers pot fi utilizate pentru marcarea subacvatică. Lungimile de undă albastre (~440–460 nm) se transmit eficient prin apă, în timp ce lungimile de undă CO₂ și YAG sunt puternic absorbite. Datorită compactității și integrării simple (fără optică complexă de livrare a fasciculului), dispozitivele de gravare cu diode albastre constituie o soluție performantă și competitivă pentru astfel de aplicații.