Analiza performansi laserskog sečenja i graviranja
Ласерске технологије резања и гравирања се широко користе у индустријском производству, уметничком стваралаштву и електроници због своје високе прецизности, ефикасности и могућности обраде без контакта. Овај документ пружа детаљну анализу принципа, перформанси, карактеристика, утицајних фактора, примена и будућих тенденција ласерског резања и гравирања.
Основни принципи
1. Laser skakanje
Ласерско резање користи ласерски сноп високе енергетске густине да би се материјал топио, испаравао или запаљен, док га помоћни гас (нпр. кисеоник, азот) уклања у течном облику, омогућавајући прецизно раздвајање материјала.
2. Ласерско гравирање
Ласерско гравирање подразумева локализовану аблацију или хемијске реакције на површини материјала ради стварања трајних ознака или узорака. За разлику од резања, гравирање обично не продире у материјал, већ мења текстуру или боју његове површине.
Метрике перформанси
1. Прецизност
Тачност позиционирања: Обично ±0,01 mm, док системи високе класе постижу ±0,005 mm.
Поновљивост: Углавном у оквиру ±0,02 mm за обраду серија у низу.
Минимална ширина линије: Зависи од величине ласерске тачке (10–100 µm); ултрабрзи ласери омогућавају гравирање у микрон опсегу.
2. Брзина обраде
Брзина резања: Зависи од дебљине материјала и снаге ласера (нпр. CO₂ ласери режу нерђајући челик дебљине 1 mm брзином од 20 m/min).
Брзина гравирања: Векторско гравирање може достићи 1000 mm/s, док је растерско гравирање спорије због метода скенирања.
3. Компатибилност са материјалима
| Материјал | Ласер тип | Performanse |
| Метали (Челик нерђајући, Al, Cu) | Фибер ласер, Ласер са високом снагом CO₂ | Високопрецизни резови, гравирање уз помоћ оксидације |
| Неметали (дрво, акрил, кожа) | CO₂ ласер (10,6 µм) | Глатки резови, детаљно гравирање |
| Композити (PCB, једноставно влакно) | UV ласер (355 nm) | Минимална зона узрокована топлотом (HAZ), гравирање високе резолуције |
4. Квалитет површине
Храпавост ивице реза: Обично Ra < 10 µm (филбер ласери постижу Ra < 5µm за метале).
Контрола дубине гравирања: Подесива преко снаге и пролаза (±0,01 мм прецизност).
Кључни фактори који утичу
1. Параметри ласера
Таласна дужина: УВ (355 нм) за фино гравирање; CO₂ (10,6 µм) за непретне метале.
Снага: Већа снага повећава брзину али може изазвати термичко изобличење.
Фреквенција импулса (импулсни ласери): Утиче на ефикасност и зону термичког утицаја (HAZ).
2. Оптички систем
Лећа за фокусирање: Жижна даљина одређује величину тачке и дубину поља (кратке жижне даљине побољшавају прецизност).
Квалитет снопа (M²): Снопови близу дифракционог ограничења (M² ≈ 1) дају глађе резове.
3. Оптимизација процеса
Помоћни гас: Кисеоник повећава брзину (али оксидује ивице); азот осигурава чисте резове.
Стратегија скенирања: Растер за гравирање великих површина; вектор за контуре.
Primene
1. Industrijsko proizvodnja
Обрада лима: Исечак аутомобилских/авионских делова.
Електроника: Резање ФПЦ (флексибилних ПЦБ-ова), микротестерење ПЦБ-ова.
2. Креативна индустрија и персонализација
Уметничка дела: Гравирање дрвета/акрила, брендирање коже.
3D релјеф: Гравирање у нивоима сиве за ефекат дубине.
3. Медицина и истраживања
Хируршка оруђа: Прецизно резање инструмената од нерђајућег челика.
Микрообрада: Ултра брзи (фемтосекундни/пикосекундни) ласери за микроструктуре.
Будући трендови
1. Већа снага и ефикасност: Обрада више снопова за повећан капацитет.
2. Pametna automatizacija: Optimizacija parametara upravljana veštačkom inteligencijom.
3. Zelene laserske diode: Energetski efikasni laserski izvori na bazi vlakna.
4. Uvođenje ultra brzih lasera: Proširenje primene u medicinskoj i poluprovodničkoj industriji.
Zaključak
Laserom se može postići preciznost i svestranost koja nije dostižna drugim metodama, što ih čini nezamenljivim u savremenoj proizvodnji. Napredak u oblasti laserskih izvora, automatizacije i kontrole procesa će dodatno poboljšati njihove mogućnosti i primenu.
