Pengelasan Laser Dijelaskan: Presisi, Kekuatan, dan Aplikasi
Pada suatu masa, laser bukanlah lebih dari mimpi science fiction. Dalam 60 tahun terakhir, kita telah beralihan dari senapan cosmic ray imajineri ke memanfaatkan kekuatan cahaya secara strategis. Hari ini, laser ada di mana-mana, dalam alat bedah halus, pembaca media optik, dan dalam kekuatan bruto laser untuk manufaktur. Semuanya memiliki hal yang sama: kemampuan untuk melakukan pekerjaan dengan presisi luar biasa, diarahkan oleh tangan yang stabil, atau aplikasi yang dikontrol komputer.
Kami menggunakan mesin pemotong laser CO2 dan fiber untuk memproduksi bagian lemaran logam. Teknologi ini memainkan peran integral dalam kemampuan lemaran logam cepat kami.
Apa itu LASER?
LASER adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Pada dasarnya, laser bekerja dengan merangsang atom dari elemen tertentu dalam lingkungan yang terkontrol. Elektron dalam atom tersebut berubah posisi dalam orbitnya di sekitar inti ke jalur yang lebih energik dan ketika mereka kembali ke posisi “rumah” mereka, mereka melepaskan aliran energi cahaya koheren, berarti cahaya memiliki panjang gelombang yang sama dan sepenuhnya dalam fase. Energi terdiri dari foton, yang dipandu melalui lensa. Di sana, mereka berkonsentrasi menjadi satu aliran, dan kekuatannya besar.
Dua hal mempengaruhi kemampuan pemotongan laser: kekuatan laser (diukur dalam kilowatt, atau kW) dan kemampuannya untuk memfokuskan sinarnya sesempit mungkin. Untuk desainer, penting untuk mengetahui bahwa laser, seperti alat pemotong lainnya, memiliki lebar, yang disebut laser kerf. Meskipun penting untuk mengompensasi kerf, kerf jauh lebih kecil dibandingkan proses pemotong lainnya.
Membandingkan Laser untuk Manufaktur
Dua jenis laser mendominasi sektor manufaktur, carbon dioxide (CO2) dan fiber (juga dikenal sebagai solid-state laser). Meskipun keduanya ditemukan sekitar waktu yang sama (1963/64), CO2 telah digunakan lebih lama dalam aplikasi komersial. Fiber benar-benar tidak tiba di scena manufaktur hingga awal tahun 1980-an.
“Laser adalah salah satu alasan utama mengapa kami dapat mengubah bagian dalam hitungan hari, bukan minggu,” kata Phil Dunbar, seorang supervisor manufaktur di Protolabs di New Hampshire. “Potongan yang mereka buat sangat akurat dan tidak memerlukan banyak, atau sama sekali, deburring. Meskipun punch press masih merupakan alat penting, mereka tidak bisa mencapai presisi itu.”
Membandingkan keduanya, fiber umumnya memimpin, tetapi pilihan tentang mana yang akan digunakan seringkali didasarkan pada jenis dan ketebalan material yang Anda potong. Fiber lebih cepat pada logam tipis. Sinar yang lebih terfokusnya juga membantu laser ini lebih cepat memotong material yang sangat refleksif. Berbeda dengan laser CO2, laser fiber tidak memiliki bagian bergerak atau cermin yang bisa acak, sehingga menghasilkan biaya pemeliharaan yang lebih rendah. Terbaiknya semua, laser fiber menggunakan listrik lebih sedikit untuk kekuatan pemotongan yang sama.
Anda akan berpikir bahwa keputusan untuk menggunakan fiber akan menjadi keputusan yang tepat, tetapi ada area di mana CO2 masih memukau, seperti kecepatan potongan lurus dan, untuk saat ini, material yang lebih tebal dari 0,2 in. (5 mm). Namun demikian, laser fiber semakin kuat, jadi bahkan perbedaan ini semakin tidak signifikan.
Punch press (dilihat di atas), meskipun tidak sepresisi pemotong laser, adalah solusi yang dapat diskalakan untuk produksi besar bagian lemaran logam.
Alternatif untuk Pemotong Laser
Dengan semua kekuatan dan kecepatan mereka, Anda akan berpikir bahwa laser adalah satu-satunya cara, tetapi ada pesaing kuat lainnya.
Milling: Menggunakan end mill untuk memotong tampak seperti zaman dulu, tetapi akurat hingga 0,0003 in. (0,00762 mm) dan cukup cepat. Yang terbaik tentangnya adalah tepi berkualitas tinggi yang diciptakan oleh end mill dan kemampuan untuk bekerja dengan media 3D. Kerugian dari milling adalah pengaturan dan pemrograman memakan waktu.
Waterjet: Gabungkan air dengan bubuk abrasif, rompetkan dari nozzle dengan tekanan sangat tinggi, dan Anda memiliki pemotong waterjet. Ini akurat seperti milling, tetapi kualitas tepi sedikit dikorbankan karena distorsi aliran air saat memotong logam.
Wire EDM: Dalam Wire Electrical Discharge Machining (EDM), listrik mengalir melalui kawat tipis bermuatan (biasanya tembaga atau kuningan), yang menyebabkan percikan terbentuk di antara kawat dan material yang Anda potong. Sirkuit diselesaikan dengan kawat lain di sisi seberang logam Anda. Percikan menembus logam, memotongnya secara presisi, dan kawat kedua menyelesaikan sirkuit. Seluruh proses berada dalam air dielektrik, jenis air yang tidak menghantarkan listrik, sehingga berfungsi untuk mendinginkan permukaan pemotongan sambil membatasi jalur aliran listrik antara kawat dan logam. Ini adalah proses lambat, tetapi apa yang kurang dalam kecepatan, ia tebalkan dengan akurasi dalam 0,0001 in. (0,00254 mm). Satu keterbatasan penting: Wire EDM memerlukan logam bagian Anda dibuat harus menghantarkan listrik atau ia tidak akan memotongnya.
Punch Press: Proses ini melakukan apa yang Anda pikirkan. Sebuah press menembus logam Anda untuk menciptakan bentuk yang diinginkan. Beberapa pengorbanan dengan proses ini adalah akurasi dan kualitas tepi. Bagian Anda pasti akan memerlukan deburring. Anda juga tidak dapat menggunakannya jika logam Anda rapuh atau keras karena bagian akan patah saat di press. Di sisi positif, sambil memakan waktu untuk mengatur dan memprogram punch press, setelah Anda menguasainya, mudah untuk membuat banyak bagian.
Layanan Pemotong Laser untuk Bagian Lemaran Logam
Teknologi manufaktur analog dan digital telah bergabung dalam bentuk mesin laser/punch. Ini menggabungkan pemotongan yang presisi dan kuat dari laser fiber dengan opsi alat standar dan geometri yang paling baik dikelola oleh punch press. Fitur seperti louvres, flange, dan lainnya dapat dibuat dengan cepat dengan tepi bebas rebus laser-cut menggunakan satu alat untuk pemotongan dan pembentukan.
Penambahan laser dalam manufaktur telah menambahkan cara yang aman, cepat, dan akurat untuk memotong lemaran logam. Kekuatan laser dikombinasikan dengan kemampuannya untuk beralih lancar dari kekuatan bruto pemotongan dalam garis lurus ke presisi halus dalam menciptakan lengkungan halus, membuatnya alat yang tidak tergantikan dalam kotak peralatan tukang mesin dan berkah untuk desainer bagian kompleks.
Di Protolabs, layanan pembuatan lemaran logam kami dirancang untuk kecepatan. Tergantung pada geometri dan material bagian, bagian akan dipotong dengan punch press, laser fiber, atau laser CO2. Untuk bagian yang lebih sederhana, punch press biasanya solusi yang paling efisien dan hemat biaya. Komponen lemaran logam dengan fitur yang lebih halus dan kompleks akan dipotong dengan laser CNC. Laser fiber digunakan untuk memotong material yang lebih tipis dan refleksif dan laser CO2 lebih cocok untuk material gauge yang lebih tebal ketika lebih banyak kekuatan diperlukan.
