Laser czy plazma – czy wybór jest prosty?

Producenci maszyn do cięcia plazmą rozpisują się na temat porównania technologii i przekonują do wyższości produkowanych przez siebie rozwiązań nad innymi dostępnymi na rynku. Jest to naturalne z punktu widzenia marketingowego. Warto jednak zastanowić się, czy producent jednego rozwiązania technologicznego może w wiarygodny sposób odnieść się do innych dostępnych na rynku, a przede wszystkim czy ma dostateczną wiedzę, aby móc w ogóle porównywać.

Każda technologia jest dedykowana innemu profilowi produkcji. Najlepiej wiedzą o tym producenci przecinarek, którzy mają w swojej ofercie wszystkie dostępne technologie, a także technologie kombinowane. Rola kompetentnych handlowców polega na tym, aby doradzić klientowi najkorzystniejsze dla niego rozwiązania.

Charakterystyka technologii laserowej

Cięcie laserowe jest najnowocześniejszą metodą termicznego rozdzielania materiału. Jest bardzo precyzyjne i szybkie. W porównaniu z cięciem plazmowym jest bardziej uniwersalne. Umożliwia bowiem obróbkę różnych rodzajów stali oraz stopów metali nieżelaznych. Jego zakres zależy od zastosowanego źródła lasera. Z powodzeniem można też ciąć nim drewno, skórę oraz wybrane tworzywa sztuczne. Najnowsze rozwiązanie, oparte o technologię „Fiber”, generuje wiązkę oraz przesyła ją do głowicy za pomocą światłowodu, co rozszerza możliwości zastosowania przecinarek oraz znacznie redukuje koszty obsługi. Ogranicza także w znaczący sposób zużycie energii elektrycznej. Wycinarka laserowa (nazywane też światłowodowymi), w odróżnieniu od starszych technologii (np. ze źródłem CO2 lub dyskowym), cechuje się zarówno diodowym źródłem, jak i światłowodowym prowadzeniem wiązki lasera. Długość uzyskanej fali lasera jest dziesięciokrotnie mniejsza niż lasera CO2, co daje możliwość uzyskania wyższego skupienia energii oraz cięcia materiałów bardziej refleksyjnych, z którymi dotychczasowe technologie sobie nie radziły. Dzięki różnicom fizycznym wiązki lasera, a mianowicie 10-krotnie mniejszej długości fali oraz znacznie wyższej gęstości energii, jesteśmy w stanie uzyskać nawet kilkukrotny wzrost prędkości cięcia. Zastosowane przez firmę Eckert źródło lasera firmy IPG posiada ponad 30 procentową sprawność (Wall-plug efficiency), co skutkuje 3-krotnie mniejszym poborem energii w porównaniu do źródła CO2.

Dla kogo laser?

Aby rzeczowo odpowiedzieć na to pytanie, należy przeanalizować własny profil produkcji. Jeżeli wycinamy precyzyjne elementy o skomplikowanych kształtach, z otworami o małych średnicach i oczekujemy przy tym doskonałej jakości i wysokiej wydajności cięcia, to laser światłowodowy wyposażony w napędy liniowe powinien spełnić nasze wymagania. Warto podkreślić, że jakościowe wycięcie niektórych kształtów, takich jak np. kąty wewnętrzne, pętle, łuki, grzebyki jest nieosiągalne dla plazmy. Również w przypadku palenia otworów dużą przewagę ma laser, którym możemy wyciąć otwór o średnicy 0,1 mm w arkuszu stali nierdzewnej 1 mm. Plazma nie wypada już w tym porównaniu tak dobrze, gdyż minimalna średnica jakościowo wyciętego otworu w blasze 1 mm to 6 mm. Praktyka pokazuje, że laser światłowodowy może być 6-krotnie szybszy od plazmy przy cięciu cienkich blach. Należy jednak zwrócić uwagę, że laser przy dużych grubościach i szybkim cięciu może powodować powstanie na materiale szlaki. Z kolei cięcie plazmą blach cienkich może powodować powstawanie skosów. Im większa grubość, tym większy skos. W przypadku stali czarnej może sięgać 2 stopni. Przy innych materiałach może być większy. Laser z napędami liniowymi, dzięki swojej dynamice uzyskuje większe przyspieszenia niż plazma i większe prędkości przejazdowe (nawet ponad 150 m/min), co skraca drogę rozruchu i hamowania maszyny. Ma to znaczący wpływ na czas cięcia. Warto również podkreślić, że koszt części szybkozużywających się jest wyższy w przypadku przecinarki plazmowej. Istotnym czynnikiem przy wyborze odpowiedniej technologii jest także strefa wpływu ciepła, która jest duża w przypadku cięcia plazmowego. Wysoki wpływ ciepła może oddziaływać na zmianę właściwości materiału. Jest to szczególnie istotne przy późniejszym spawaniu konstrukcji podlegających odbiorowi UDT.

Możliwości

Jeżeli chodzi o zakres ciętych materiałów, najlepiej oprzeć się na praktyce i spojrzeć w portfolio zleceń posiadaczy laserów światłowodowych. Uogólniając, można stwierdzić, że są to przede wszystkim firmy zajmujące się wielkoseryjną produkcją elementów „na gotowo” przygotowanych do montażu, które oprócz własnej produkcji, świadczą również cięcie usługowe. Wśród najciekawszych zastosowań lasera w produkcji warto wymienić m.in.: produkcję zaawansowanych paneli sterowniczych, produkcję elementów metalowych w przemyśle meblarskim, zbiorniki ze stali kwasoodpornej, konstrukcje dylatacji, przemysł rolniczy, automotive, przemysł zbrojeniowy. Głównym odbiorcą maszyn plazmowych są natomiast producenci stalowych konstrukcji spawanych.

Nowości technologiczne

Technologia obróbki materiałów za pomocą lasera światłowodowego jest ciągle unowocześniana i udoskonalana. Główny kierunek rozwoju to optymalizacja wydajności i jakości cięcia. Nowym rozwiązaniem zastosowanym przez firmę Eckert są magnetyczne napędy liniowe. Ich budowa nie jest oparta na częściach ruchomych, co sprawia, że napędy te są bardziej niezawodne i mają większą dokładność i powtarzalność pozycjonowania. Dzięki temu proces cięcia jest stabilny i maksymalnie precyzyjny. Większą dynamikę przecinarki uzyskujemy dzięki zwiększeniu przyspieszeń i prędkości przejazdowych maszyny. Skrócone czasy przejazdowe oraz krótszy czas samego cięcia przekładają się na obniżenie kosztów codziennej eksploatacji urządzenia. W najnowszym rozwiązaniu prędkość cięcia jest ograniczona praktycznie jedynie przez moc źródła.

Inwestuj racjonalnie

Przy wyborze technologii cięcia odpowiedniej dla zakresu produkcji nie warto patrzeć jedynie przez pryzmat ceny. Pamiętajmy, że choć ograniczone, to ciągle dostępne są fundusze unijne. Będą one przeznaczone głównie dla projektów w największym stopniu realizujących cele strategii „Europa 2020” – czyli inwestycji innowacyjnych, opartych o nowe technologie, proekologicznych, itd. O taką pomoc będą mogły ubiegać się także firmy dopiero rozpoczynające działalność, a jej wartość może sięgać nawet więcej niż połowę planowanej inwestycji. Na etapie planowania inwestycji warto również zapytać o profesjonalne doradztwo producentów, którzy w swojej ofercie posiadają wszystkie dostępne na rynku technologie. Takie firmy nie tylko mają wiedzę i bogate doświadczenie, ale przede wszystkim mogą zaoferować najszersze spektrum rozwiązań, które spełnią oczekiwania klientów i będą optymalnie dopasowane do specyfiki produkcji.