196, Lifa Bulvarı, Haian Şehri, Nantong, Jiangsu Eyaleti, Çin
Lazer kesim Havacılık ve otomotivden tıbbi cihazlara, elektronikten mimariye ve tüketim mallarına kadar hemen hemen her büyük imalat ve imalat endüstrisinde uygulanmaktadır. Malzemeyi yerel olarak eritmek, buharlaştırmak veya yakmak için yüksek enerjili bir lazer ışınını iş parçası yüzeyine odaklayan ve ardından kalıntıyı yüksek basınçlı yardımcı gazla üfleyen lazer kesim, 0,1 mm'nin altında çentik genişlikleri, ihmal edilebilir ısıdan etkilenen bölgeler ve metalleri, plastikleri, ahşapları, kompozitleri, seramikleri ve camı eşit hassasiyetle işleme yeteneği sağlar. İşlediği malzemelerin çeşitliliği ve elde ettiği doğruluk, onu modern üreticilerin kullanabileceği en çok yönlü kesme teknolojilerinden biri haline getiriyor.
Lazer kesimin neden bu kadar çok endüstriye uygulanabilir olduğunu anlamak, altta yatan sürece kısaca göz atmayı gerektirir. Bir lazer kaynağı, bir mercek aracılığıyla genellikle 0,2 mm'den daha küçük bir nokta çapına odaklanan, yüksek konsantrasyonlu tutarlı bir ışık demeti (uygulamaya bağlı olarak genellikle CO2, fiber veya Nd:YAG) üretir. Bu odak noktasında enerji yoğunluğu Santimetre kare başına 10 milyon watt sertliğine veya tokluğuna bakılmaksızın malzemeyi buharlaştıran veya eriten anlık lokal ısıtmaya neden olur.
Koaksiyel yardımcı gaz jeti (demirli metaller için oksidatif kesmeyi teşvik etmek ve hızı artırmak için oksijen, paslanmaz çelik ve alüminyum için oksidasyonu önlemek ve temiz bir kenar elde etmek için nitrojen veya metal olmayanlar için basınçlı hava) erimiş malzemeyi çentikten dışarı üfler ve odaklama optiklerini korur. Sonuç, ısıdan etkilenen bölgenin tipik olarak daha az olduğu temiz, dar bir kesimdir. 0,5 mm genişlik çoğu malzemede plazma veya alevle kesme alternatiflerinden çok daha küçüktür.
Hassasiyet, hız, malzeme esnekliği ve temassız işlemenin bu kombinasyonu, lazer kesimin çok çeşitli endüstri ve uygulamalarda uygulanabilir olmasını sağlar.
Havacılık ve uzay endüstrisi, lazer kesimin ilk uygulayıcıları arasında yer aldı ve en zorlu uygulama ortamlarından biri olmaya devam ediyor. Uçak ve uzay aracı bileşenleri, milimetrenin yüzde biri düzeyinde ölçülen toleranslar, geleneksel yöntemlerle işlenmesi genellikle zor olan malzemeler ve minimum düzeyde son işlem gerektiren yüzey kaplamaları gerektirir. Lazer kesim her üç gereksinimi de aynı anda karşılar.
Motor bileşenlerinde, uçak gövdesi braketlerinde ve yapısal panellerde kullanılan titanyum alaşımları ve nikel bazlı süper alaşımların, toklukları, sertleşme eğilimleri ve zayıf ısı iletkenlikleri nedeniyle geleneksel aletlerle kesilmesi herkesin bildiği gibi zordur. Lazer kesim bu malzemeleri şu şekilde işler: ±0,05 mm veya daha iyi boyut toleransları , mekanik kesme yöntemlerinde sorun yaratan takım aşınması ve kuvvet kaynaklı distorsiyon olmadan. Motor yanma odası kaplamaları, türbin kanadı boşlukları ve makine dairesi panellerinin tümü, modern havacılık ve uzay imalatında genellikle lazerle kesilir.
Karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) ve cam fiber kompozitler artık çok daha fazlasını oluşturuyor Yapısal ağırlığın %50'si geniş gövdeli jetler gibi modern ticari uçakların. Bu malzemeler, tabakalara ayrılmadan veya kesik kenarlardan elyaf çekilmesi olmadan geleneksel testereler veya su jetleri ile etkili bir şekilde kesilemez. Lazer kesim - özellikle darbeli fiber lazerlerle - kompozit laminatları minimum ısıdan etkilenen bölgeyle temiz bir şekilde keserek kirişlerde, kaburgalarda, gövde panellerinde ve kapı çevrelerinde havacılık düzeyinde kesim kalitesi üretir.
Otomotiv endüstrisi, lazer kesim ekipmanları için küresel olarak en büyük tek endüstriyel pazarı temsil etmektedir ve tahmini olarak yıllık tüketim miktarı Tüm endüstriyel lazer sistemi çıktısının %30–35'i . Yüksek üretim hacimleri, sıkı boyut gereklilikleri ve yüksek mukavemetli çeliklerin ve alüminyum alaşımlarının artan kullanımının birleşimi, lazer kesimi modern araç imalatında temel taşlardan biri haline getirmektedir.
Araç gövdesindeki kapı panelleri, tavan bölümleri, zemin kaplamaları, A/B/C sütunları ve yapısal takviyeler, şekillendirme ve kaynaklama öncesinde gelişmiş yüksek dayanımlı çelik (AHSS) boşluklardan lazerle kesilir. Lazer kesim, karmaşık delik modellerinin, kesiklerin ve kesilmiş profillerin takım değişikliği olmadan tek bir işlemde üretilmesine olanak tanır; bu, yeni modellerin hızlı takımlama esnekliği gerektirdiği bir teknoloji için kritik bir avantajdır. Modern bir otomotiv gövdesinde 500'den fazla ayrı lazer kesim bileşeni bulunur Birçok araç mimarisinde.
Üç boyutlu lazerle boru kesme makineleri, tek bir otomatik işlemde karmaşık uç profilleri, çentikler, eyer kesimleri ve delik desenleriyle yuvarlak, kare, dikdörtgen ve profilli çelik ve alüminyum boruları hassas uzunluklarda keser. Şasi bileşenleri, takla kafesi bölümleri, egzoz sistemi boruları, koltuk çerçeve rayları ve süspansiyon bileşenlerinin tamamı bu şekilde üretilir. Tüp lazer kesimi, 3-5 ayrı kesme, delme ve frezeleme işleminin yerini alır Tek bir sürekli işlemle döngü süresini azaltır ve işlemler arası işlemleri ortadan kaldırır.
Hava yastığı şişirme bileşenleri, emniyet kemeri ön gerdirici parçaları ve izinsiz giriş önleyici kapı takviye kirişleri, can güvenliği sistemleri için gereken sıkı toleranslara göre lazerle kesilmiştir. Lazer kesimin temassız yapısı, mekanik delme sırasında meydana gelebilecek kenarlarda mikro çatlama riskini ortadan kaldırır; bu, çarpışma olaylarında güvenilir bir şekilde performans göstermesi gereken bileşenler için kritik bir kalite hususudur.
Tıbbi cihaz üretimi, tüm endüstrilerdeki en sıkı toleransları ve en temiz kesim yüzeylerini gerektirir. İmplantlar, aletler ve teşhis ekipmanı, sıkı düzenleyici standartları karşılamalı ve biyolojik reaksiyonlara neden olabilecek partikül kontaminasyonu veya termal olarak zarar görmüş yüzey katmanları oluşturmamalıdır. Özellikle darbeli fiber ve ultra kısa darbeli lazerlerle lazer kesim, tıbbi uygulamaların gerektirdiği hassasiyeti ve temizliği sağlar.
Elektronik endüstrisi, makro düzeydeki metal levha muhafazalarından, yarı iletken levhalardaki ve esnek devre alt katmanlarındaki mikron ölçeğindeki özelliklere kadar her ölçekte lazer kesimi kullanıyor. Lazer işlemenin temassız doğası, mekanik temasın statik boşalmaya, parçacık kirliliğine veya alt tabaka hasarına yol açabileceği elektroniklerde özellikle değerlidir.
Baskılı devre kartları (PCB'ler), iç kesimlere, konektör yuvalarına ve konturlu dış hatlara sahip, hassas şekilde şekillendirilmiş kartlar üretmek için FR4 laminatlardan lazerle kesilir - freze kesiminin kart kenarları yakınındaki hassas iz desenlerine uyguladığı mekanik stres olmadan. Akıllı telefonlarda, giyilebilir cihazlarda ve tıbbi cihazlarda kullanılan esnek baskılı devreler (FPC'ler), poliimid alt katmanlardan lazerle kesilir ve özellik toleransları ±0,02 mm minyatür elektroniklerde gerekli olan yoğun iz yönlendirmeyi mümkün kılar.
Kızılötesi lazerler kullanılarak yapılan gizli dilimleme, ışını bir silikon levhanın içine odaklayarak bir yüzey altı modifikasyon bölgesi oluşturur ve levhanın görünür bir yüzey çentiği olmadan hassas çizgiler boyunca bölünmesine olanak tanır. Bu süreç üretir sıfır çentik genişliği pahalı levha malzemesinden kalıp verimini en üst düzeye çıkarmak ve artık akıllı telefon işlemcilerinin, bellek yongalarının ve güç yarı iletkenlerinin üretiminde standart bir uygulamadır.
Sunucu muhafazaları, cihaz muhafazaları, EMI koruyucu kutular ve ısı dağıtıcı plakalar, elektronik ambalajın gerektirdiği havalandırma deliği desenleri, konektör kesikleri ve montaj yuvası dizileriyle birlikte alüminyum, paslanmaz çelik ve bakır levhadan lazerle kesilmiştir. Yansıtıcı ve termal olarak iletken olduğu bilinen ve bu nedenle lazerle kesilmesi zor olan bakır, artık malzemenin daha etkili bir şekilde emdiği dalga boylarında çalışan yüksek güçlü fiber lazerler tarafından rutin olarak işleniyor.
Endüstriyel ekipman ve HVAC bileşenlerinden perakende teşhir armatürleri ve mimari elemanlara kadar her şeyi kapsayan genel sac metal imalatı, lazer kesimin en derin etkiye sahip olduğu uygulama alanıdır. Lazer kesim, dünya çapındaki hassas imalat atölyelerinde düz levha işleri için mekanik delme ve plazma kesmenin yerini büyük ölçüde almıştır çünkü daha hızlı kurulum (takım değişikliği yok), daha sıkı toleranslar, daha iyi kenar kalitesi ve daha fazla geometrik esneklik herhangi bir alternatiften daha.
| Kesme Yöntemi | Tipik Kerf Genişliği | Isıdan Etkilenen Bölge | Konumsal Doğruluk | Malzeme Esnekliği |
|---|---|---|---|---|
| Lazer Kesim | 0,05–0,3 mm | 0,05–0,5 mm | ±0,05–0,1 mm | Çok yüksek (metaller metal olmayanlar) |
| Plazma Kesim | 1–3 mm | 1–5 mm | ±0,5–1 mm | Yalnızca metaller |
| Alev / Oksigaz Kesim | 2–5 mm | 5–15 mm | ±1–2 mm | Yalnızca demirli metaller |
| Mekanik Delme | Alete bağımlı | Yok (soğuk proses) | ±0,1–0,2 mm | Metaller; şekil başına takım gerektirir |
| Su Jeti Kesimi | 0,5–1,5 mm | Yok | ±0,1–0,2 mm | Çok yüksek ama daha yavaş hız |
Sac metal imalat uygulamaları arasında HVAC kanalları ve difüzörleri, endüstriyel muhafazalar ve kontrol panelleri, gıda servis ekipmanları, tarım makineleri koruyucuları, perakende rafları ve teşhir sistemleri, aydınlatma armatürleri, tabelalar ve mimari metal işleri yer alır. Özel takımlar üretmeden bir DXF veya DWG dosyasından herhangi bir geometriyi kesebilme yeteneği, lazerle kesmeyi hem prototip adetleri hem de orta hacimli üretim çalışmaları için tercih edilen süreç haline getirir.
Lazer kesim, karmaşık dekoratif metal işleri, parametrik cephe panelleri, özel ekranlar ve dekoratif bölmeleri hem tek seferlik hem de üretim miktarlarında ekonomik olarak uygulanabilir hale getirerek mimari ve iç tasarımda tamamen yeni tasarım olanaklarının önünü açtı. Yüzlerce saat manuel imalat gerektiren tasarımlar artık doğrudan dijital tasarım dosyasından kesilebiliyor.
Geleneksel petrol ve gaz altyapısından yenilenebilir güneş ve rüzgar tesislerine kadar enerji sektörü, hem enerji dönüşüm sistemleri içindeki hassas bileşenler hem de enerji altyapısının yapısal çelik işleri için büyük ölçüde lazer kesime bağımlıdır.
Güneş pili üretiminde, ince film güneş pillerini cam alt tabakalar üzerine çizmek ve tekilleştirmek ve kristalin silikon hücrelerini levhalardan ayırmak için lazer kesim kullanılır. İşlem, hücre kenarlarındaki elektriksel ölü bölgeleri en aza indiren hücre kenarı kalitesine ulaşır. Hücre tekilleştirme kalitesinde %1'lik bir iyileşme, modül verimliliğinde doğrudan %1'lik bir iyileşme anlamına gelir — güneş enerjisi üretimi ölçeğinde önemli bir ticari fayda. Alüminyum modül çerçeve profilleri ayrıca tek tüplü lazer işleminde frezelenmiş yuvalarla lazerle uzunluğa kesilir.
Rüzgar türbini kuleleri, karmaşık flanş profilleri ve erişim kapısı kesiklerine sahip ağır çelik plaka bölümlerinden üretilir; bunların tümü, tam nüfuzlu kaynak bağlantısı kurulumu için gereken sıkı toleranslara göre lazerle kesilir. Göbek dökümleri, bıçak ataşmanı arayüz geometrisini elde etmek için dökümden sonra lazerle kesilir ve kesilir. Çıkışları aşan yüksek güçlü lazer kesim sistemleri 20 kW artık çelik levhayı 40 mm kalınlığa kadar keserek, şebeke ölçekli rüzgar türbinlerindeki ağır yapısal bileşenlere doğrudan uygulama olanağı sağlıyor.
Nozül takviye yastıkları, eyer plakaları, flanş boşlukları ve boru makarası bileşenleri, petrol ve gaz basınç ekipmanı için karbon çeliğinden, paslanmaz çelikten ve dubleks alaşımlı plakadan lazerle kesilir. Lazerle kesilmiş kaynak hazırlama profillerinin boyutsal doğruluğu, doğru bağlantı geometrisini ve tutarlı kaynak boğaz boyutlarını sağlar; bunlar ASME, EN veya eşdeğer standartlar kapsamında basınçlı ekipman bütünlük sertifikasyonu için kritik faktörlerdir.
Lazer kesim sadece metallerle sınırlı değildir. CO2 lazerleri ahşap, MDF, kontrplak, akrilik, deri, kumaş ve kağıdı fiber lazerlerin çeliği işlemesiyle aynı hassasiyetle keser ve kazır; bu da lazer kesimi mobilya, tüketim malları, promosyon ürünleri ve el sanatları üretimi için temel bir üretim teknolojisi haline getirir.
Karmaşık dekoratif paneller, sandalye arka açıklıkları, dolap kapısı eklentileri ve doğrama bileşenleri MDF ve kontrplaktan aşağıdaki toleranslara göre lazerle kesilmiştir: ±0,1 mm , yapıştırıcı olmadan sıkı oturan kuru montajı mümkün kılar - düz paket mobilya üretiminde önemli bir avantaj. Karmaşık delik dizilerine ve çentik profillerine sahip çelik ve alüminyum mobilya çerçeveleri, fiber lazer sistemleriyle kesilerek kısa üretim süreçlerinde özel delme takımlarına olan ihtiyaç ortadan kaldırılıyor.
CO2 lazer kesim sistemleri deriyi, sentetik deriyi ve dokuma ve dokumasız tekstilleri yıpranmadan keser çünkü lazer ısısı aynı anda kesim kenarını kapatır. Ayakkabı üst kısımları, el çantası panelleri, saat kayışları ve döşeme parçaları, malzeme kullanımını optimize eden dijital olarak iç içe geçmiş desenlerden lazerle kesilmiştir; kaliteli derinin fiyatı göz önüne alındığında önemli bir maliyet faktörüdür. Tekstillerde dantel desenli kesim, mekanik kalıplı kesimle elde edilmesi yapısal olarak imkansız olan dekoratif efektler üretir.
Akrilik (PMMA) levha, perakende vitrinleri, satış noktası standları, ışıklı tabelalar, kupa bileşenleri ve mimari modeller üretmek için lazerle kesilir. Lazer, akrilik üzerinde hiçbir son işlem gerektirmeyen, alevle cilalanmış bir kenar üretir ve cilalama ve cilalama gerektiren testereyle kesilmiş kenarlara kıyasla üretim süresini önemli ölçüde azaltır.
CNC kontrollü döner aynanın boru bölümlerini besleyip döndürdüğü, lazer kesme kafasının tüm eksenlerdeki karmaşık özellikleri işlediği üç boyutlu boru lazer kesimi, modern metal imalatındaki en yüksek üretkenlikteki gelişmelerden birini temsil eder. Çoklu sıralı işleme operasyonlarını tek bir otomatik işlemle değiştirerek çevrim süresinde önemli azalmalar sağlar ve daha önce pratik olmayan geometrik karmaşıklığa olanak tanır.
Tüp lazer kesiminin en yüksek değeri sağladığı uygulamalar arasında şunlar bulunur:
Otomatik yükleme, kesme, sıralama ve boşaltma özelliğine sahip tam entegre tüp lazer kesim hatları sunanlar gibi boru işleme ekipmanları ve otomasyon çözümlerinde uzmanlaşan şirketler, yüksek hacimli üretimin verimliliğini atölye imalatının esnekliğiyle birleştiriyor. Gipfel Bu alanda Ar-Ge, üretim, satış ve hizmeti entegre eden yüksek teknolojiye sahip bir kuruluş olarak, kendi üretim süreçlerinde ürün stabilitesini ve doğruluğunu sağlamak için gelişmiş CNC işleme merkezlerinden, portal işleme merkezlerinden ve yüksek hassasiyetli test ekipmanlarından yararlanarak hem kesme ekipmanlarını hem de onu çevreleyen otomasyon sistemlerini geliştirir ve üretir.
Lazer kesimin rakip teknolojilere göre belirleyici özelliklerinden biri, etkili bir şekilde işleyebileceği malzemelerin genişliğidir. Aşağıdaki tablo, malzeme türüne ve her biri için en sık kullanılan lazer kaynağına göre tipik uygulamaları özetlemektedir.
| Malzeme | Tipik Kalınlık Aralığı | Lazer Tipi | Temsilci Başvuruları |
|---|---|---|---|
| Karbon Çelik | 0,5–40 mm | Fiber lazer | Yapısal parçalar, makineler, otomotiv çerçeveleri |
| Paslanmaz Çelik | 0,5–25 mm | Fiber lazer (N₂ assist) | Gıda ekipmanları, tıbbi cihazlar, mimari paneller |
| Alüminyum Alaşım | 0,5–20 mm | Fiber lazer (high power) | Havacılık yapıları, elektronik muhafazaları, ulaşım |
| Bakır / Pirinç | 0,5–8 mm | Yüksek güçlü fiber lazer | Elektrik konnektörleri, dekoratif donanım, ısı eşanjörleri |
| Titanyum | 0,5–15 mm | Fiber lazer (N₂/Ar assist) | Havacılık, tıbbi implantlar, spor malzemeleri |
| Akrilik (PMMA) | 1–25 mm | CO2 lazer | Tabelalar, ekranlar, aydınlatma difüzörleri |
| Ahşap / MDF / Kontrplak | 1–30 mm | CO2 lazer | Mobilya, iç paneller, modeller, el sanatları |
| Kumaş / Deri | 10 mm'ye kadar | CO2 lazer | Giyim, ayakkabı, döşeme, aksesuar |
| CFRP / Kompozitler | 0,5–10 mm | Darbeli fiber / CO2 | Havacılık panelleri, spor malzemeleri, otomotiv |
| Cam / Seramik | 0,3–10 mm | CO2 / UV lazer | Elektronik ekranlar, sensör yüzeyleri, dekoratif cam |
Yerleşik uygulama alanlarının ötesinde, lazer gücü arttıkça, yeni dalga boyları pratik hale geldikçe ve otomasyon parça başına maliyeti düşürdükçe lazer kesim yeni alanlara doğru genişliyor. Ortaya çıkan birçok uygulama alanı hızla büyüyor.
Elektrikli araç (EV) üretiminin hızlı büyümesi, pil hücresi ve paket üretiminde lazer kesime yönelik büyük bir talep yarattı. Alüminyum akım toplayıcılar, bakır anot alt katmanları ve akü modülü uç plakaları, hassas boyutlara göre lazerle kesilmiştir. Tek bir EV pil paketi 7.000'den fazla ayrı lazer kesim bileşeni içerebilir Hücre, modül ve paket seviyelerinde, pil üretimini dünya çapında en hızlı büyüyen lazer kesim uygulama sektörlerinden biri haline getiriyor.
Ultra kısa darbeli (pikosaniye ve femtosaniye) lazerler, şeffaf iletken oksitler, esnek fotovoltaik filmler ve organik LED alt katmanlar dahil olmak üzere ince film malzemelerini ihmal edilebilir termal hasarla ve aşağıda belirtilen özellik hassasiyetiyle keser: 10 mikrometre . Bu, esnek ekranların, giyilebilir sensörlerin ve basılı elektroniklerin, başka herhangi bir kesme işlemiyle ulaşılamayan performans seviyelerinde üretilmesini sağlar.
3D baskılı metal parçaların yapı plakalarından lazer kesim desteğinin çıkarılması ve ayrılması, doğrudan katmanlı üretim hücrelerine entegre edilen lazer kesim sistemleri tarafından giderek daha fazla gerçekleştiriliyor. Lazer kesimin hassasiyeti, parça-destek arayüzünün, bileşenin işlevsel yüzeylerine zarar vermeden temiz bir şekilde kesilmesini sağlar.
Askeri araç koruma sistemlerinde kullanılan balistik çelik ve zırh alaşımları, gövde panelleri, montaj braketleri ve gövde geçişleri için lazer kesim gerektirir. Yüksek güçlü lazer sistemleri kesim 40–60 mm kalınlığında zırh çeliği Doğrudan kaynaklama için yeterli kenar kalitesine sahip olup, bu malzemelerin plazma veya alevle kesilmesinden sonra gereken taşlama ve yeniden profil oluşturma işlemlerini ortadan kaldırır.
Lazer kesim uygulamalarının çeşitliliği, tek bir makine konfigürasyonunun her kullanım durumu için ideal olmadığı anlamına gelir. Doğru çözümün seçilmesi, lazer tipinin, güç seviyesinin, hareket sistemi konfigürasyonunun ve otomasyon seviyesinin hedef uygulamanın özel gereksinimlerine uygun hale getirilmesini gerektirir.
olarak özel lazer kesim tedarikçisi ve OEM/ODM lazer kesim şirketi , Gipfel, her müşterinin özel işleme gereksinimlerine göre optimize edilmiş kesme çözümleri sunmak için uluslararası birinci sınıf tasarım yeteneklerini, gelişmiş otomatik üretim altyapısını ve derin uygulama mühendisliği uzmanlığını bir araya getirir; bu makalede açıklanan tüm endüstrilerde hem standart uygulamaları hem de son derece özelleştirilmiş akıllı otomasyon çözümlerini destekler.