Pemotongan Laser: Do's & Don'ts Esensial untuk Presisi dan Keselamatan

Pemotongan laser adalah proses menggunakan sinar cahaya daya tinggi untuk memotong, mengiris, atau membor bahan. Dikembangkan pada tahun 1960 di Welding Institute di Inggris, proses ini semakin populer. Faktanya, mesin pemotongan logam laser sekarang membentuk segmen produk terbesar dari pasar pemotongan logam global, dengan permintaan untuk perangkat ini diperkirakan akan meningkat hingga hampir $9,8 milyar pada 2025.

Jadi, bagaimana pemotongan laser bekerja? Ada sejumlah proses pemotongan laser yang berbeda, namun mereka umumnya terbagi menjadi dua kategori: pemotongan fusi dan pemotongan ablasi. Dalam bentuk sederhananya, pemotongan fusi laser melibatkan penggunaan laser untuk melelehkan area lokal bahan pada benda kerja, kemudian memotong bahan leleh dengan jet gas inerte yang sangat tekanan (biasanya nitrogen, yang tidak bereaksi eksotermis dengan bahan yang dipotong). Kontrol CNC dapat digunakan untuk memindahkan laser atau benda kerja untuk membuat potongan berkelanjutan.

Pemotongan ablasi laser menggunakan pulsa cepat dari laser intensitas tinggi untuk menghapus bahan lapis demi lapis. Proses ini sebenarnya menguap alih-alih meleleh, dan oleh karena itu tidak memerlukan gas tekanan untuk menghapus bahan berlebih. Umumnya proses lebih lambat, pemotongan ablasi laser digunakan untuk membuat potongan parsial yang tidak melewati benda kerja dari atas ke bawah (gravir laser, misalnya, adalah contoh proses ablasi). Sebaliknya, pemotongan fusi memancarkan laser dalam gelombang kontinu atau pulsa lebih lama, dan oleh karena itu hanya dapat digunakan untuk memotong seluruhnya melalui benda kerja.

Mengapa Memilih Pemotongan Laser?

Pemotongan laser menawarkan beberapa manfaat yang berbeda. Utama di antaranya adalah kemampuannya untuk membuat bagian yang sangat presisi dan akurat. Beberapa bagian dapat memiliki toleransi kurang dari 1 mm, yang membuat proses pemotongan laser menjadi metode efisien untuk bagian dengan fitur rumit atau kompleks. Karakteristik yang sangat terlokalisasi dari pemotongan laser secara drastis mengurangi risiko bahan benda kerja akan mengalami deformasi, dan bagian yang dihasilkan melalui pemotongan laser sering tidak memerlukan perawatan pasca atau finishing permukaan.

Selanjutnya, pemotongan logam laser tidak memerlukan pergantian alat antar operasi, memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dalam desain karena tidak ada alat tetap, dan dapat sangat diotomatisasi, meminimalkan biaya tenaga kerja dan mempersingkat waktu produksi. Secara tambahan, karena sinar adalah satu-satunya alat yang menyentuh benda kerja, tidak ada gesekan mekanis yang menyebabkan aus alat dalam proses.

Pemotongan laser sangat umum dalam manufaktur industri, dan cocok untuk memproduksi bagian seperti badan mobil, casing telepon, dan lem logam. Proses ini juga memiliki aplikasi yang luas di sektor penerbangan, medis, dan pembuatan kapal.

Pertimbangan Utama untuk Pemotongan Laser

Sementara mesin pemotongan laser CNC umum digunakan dalam manufaktur, pemotongan laser yang efektif umumnya memerlukan masukan dari insinyur terampil yang mengikuti praktik terbaik. Berikut adalah tiga pertimbangan utama pemotongan laser untuk insinyur dan operator mesin untuk diingat:

Bahan harus menentukan proses pemotongan laser tertentu

Sementara mesin pemotongan logam laser mendapat banyak perhatian, laser juga dapat digunakan untuk memotong atau menggaris keramik, kayu, termoplastik, dan polimer. Insinyur harus memilih proses pemotongan laser yang paling cocok dengan bahan bagian.

Pemotongan fusi laser, misalnya, efektif untuk memotong sebagian besar logam dan termoplastik, sedangkan pemotongan ablasi laser dapat sangat efisien untuk memotong bagian terbuat dari akrilik dan poliasetal karena titik leleh dan titik uap mereka sangat dekat, memungkinkan penguapan.

Di sisi lain, beberapa bahan lebih sulit dipotong dengan laser. Polimer termoest dan bahan organik seperti kayu, misalnya, membakar alih-alih meleleh ketika terpapar laser — kualitas yang memungkinkan gravir atau branding, namun tidak pemotongan yang presisi.

Jangan menyesatkan peningkatan daya laser dengan peningkatan efisiensi

Sementara peningkatan daya laser berarti mungkin untuk memotong lebih cepat — dengan perkembangan baru yang memungkinkan kecepatan pemotongan hingga satu meter per detik — daya mentah lebih banyak tidak secara langsung berarti manufaktur yang lebih efisien.

Untuk mencapai kecepatan pemotongan tinggi ini, laser membutuhkan waktu untuk mempercepat, yang membuat laser daya watt sangat efektif untuk memotong bagian besar atau bagian tanpa fitur rumit. Laser ini menawarkan sedikit keuntungan untuk bagian dengan geometri yang rumit karena laser biasanya harus bergerak ke potongan lain sebelum dapat mencapai kecepatan penuh. Percepatan dan perlambatan harus dipertimbangkan saat mempertimbangkan efisiensi pemotongan laser.

Desain bagian agar selaras dengan persyaratan proses pemotongan laser

Salah satu kesalahan umum adalah mengasumsikan bahwa lebar kerf sangat sempit sehingga tidak signifikan. Laser membuat potongan yang sangat tipis — biasanya antara 30 dan 300 mikron, tergantung pada daya watt laser, setup, dan proses — namun lebar kerf ini masih perlu dipertimbangkan dalam desain pemotongan sehingga bagian yang dihasilkan tetap sesuai untuk aplikasi yang dimaksudkan.

Pertimbangan desain yang krusial lainnya adalah tabbing, atau penggunaan micro-joints untuk mendukung bagian kecil. Gas tekanan tinggi yang digunakan dalam pemotongan fusi memerlukan bagian dapat menopang beratnya sendiri, yang seringkali bergantung pada ketebalan bagian. Biasanya, ketebalan bagian 2-3 mm atau lebih akan baik tanpa tabbing, namun jika ketebalan bagian kurang dari 2 mm, desainer mungkin perlu menambahkan micro-joints untuk menstabilkan bagian selama proses pemotongan dan mencegah gas tekanan memindahkannya. Ini juga dapat mencegah kehilangan dan memfasilitasi pengambilan bagian kecil dari mesin. Tab ini dapat dengan mudah dihapus selama pemrosesan pasca.

Patuhi persyaratan keselamatan kritis

Keselamatan adalah hal terpenting dalam manufaktur. Hanya profesional yang terlatih yang harus menggunakan peralatan pemotongan laser. Tergantung pada bahan yang digunakan, proses ini juga dapat menghasilkan gas beracun dan beracun, jadi menggunakan alat kontrol pencemaran udara yang sesuai dengan peraturan sangat penting.

Pemotongan Laser: Setiap Detail Mendorong Efisiensi

Saat digunakan dengan benar, mesin pemotongan logam laser menjanjikan akurasi, presisi, dan efisiensi. Sementara pertimbangan material dan desain yang kompleks yang terlibat berarti tim produk dan insinyur harus mengambil sedikit lebih banyak waktu awal untuk memastikan desain dioptimalkan untuk manufaktur, kualitas bagian yang dihasilkan biasanya berbicara untuk diri sendiri. Untuk memastikan bagian diproduksi dengan kualitas dan kecepatan tertinggi, pertimbangkan untuk bekerjasama dengan produsen on-demand ahli.

Fast Radius menyediakan layanan manufaktur digital on-demand terbaik yang mulai dari pemotongan laser dan cetak urethanes hingga injeksi dan cetak 3D. Bekerja erat dengan pelanggan selama setiap tahap produksi, tim desainer dan insinyur berpengalaman kami menyediakan dukungan end-to-end. Dari desain sepanjang pemrosesan pasca dan pemenuhan, kami telah mengatur alur kerja kami untuk membuat bagian berkualitas tinggi yang dibutuhkan pelanggan, saat mereka membutuhkannya. Siap memulai? Hubungi kami hari ini.