Ada beberapa kegunaan pemotongan laser, suatu teknik termal, dalam produksi industri. Bahkan lembaran logam dengan bentuk paling rumit sekalipun dapat dengan cepat diukir dan diiris dengan perangkat pemotongan laser, sehingga memberikan hasil yang unggul.
Pemotong laser adalah perangkat yang membuat komponen 2 dimensi untuk penggunaan industri dan hobi dengan memotong berbagai bahan pelat atau lembaran menggunakan sinar laser terfokus berenergi tinggi. Baja, kayu, dan beberapa polimer adalah bahan yang umum.
Selain menguraikan perbedaan antara berbagai metode pemotongan laser. Nah dalam bacaan kali ini kita akan membahas apa itu pemotongan laser, kegunaannya, jenis, bahan, dan cara kerjanya. kita juga akan membahas kelebihan dan kekurangannya.
Mari kita mulai!
Pelajari tentang Pemotongan Bahan Bakar Oksida dengan panduan mendetail ini!
Pemotongan laser adalah metode pemotongan bahan menggunakan laser berdaya tinggi yang dipandu oleh kontrol numerik komputer (CNC) melalui optik.
Metode ini biasa digunakan untuk memotong bahan, termasuk logam, plastik, keramik, kayu, tekstil, dan kertas, di berbagai sektor, termasuk otomotif, dirgantara, elektronik, dan medis.
Dengan bantuan pancaran gas koaksial, sinar laser pekat digunakan dalam pemotongan laser untuk melelehkan material di lokasi tertentu dan menghasilkan garitan. Gas tidak berpengaruh pada sinar laser itu sendiri, namun gas dapat membakar, melelehkan, atau menguapkan objek secara efisien.
Kotoran apa pun yang dihasilkan kemudian dapat dihilangkan, sehingga menjamin hasil akhir berkualitas tinggi. Pengetsaan dan pengelasan juga bisa dilakukan dengan menggunakan pemotongan laser.
Laser neodymium (Nd), laser CO₂, dan laser neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) adalah tiga metode utama pemotongan laser. Performa laser mungkin dipengaruhi oleh jenisnya.
Akurasi, presisi, lebih sedikit kontaminasi, dan pengerjaan yang lebih sederhana adalah beberapa manfaat pemotongan laser. Secara khusus, laser serat terkenal dengan kemampuan pemotongan presisinya yang luar biasa.
Kemampuan laser serat untuk memberikan kualitas sinar yang konstan pada jarak yang jauh adalah salah satu keunggulan utamanya; ini memungkinkan pemotongan seragam pada berbagai bahan dan ketebalan. Keseragaman ini mengurangi kebutuhan pemrosesan lebih lanjut dan meningkatkan kualitas tepi.
Amplifikasi Cahaya dengan Stimulasi Emisi Radiasi,” atau “Laser,” adalah singkatan yang mengacu pada fisika produksi sinar laser. Meskipun prinsip dasar fisika laser masih sama, teknologi ini sering digunakan dalam tiga cara:laser Nd:YAG, CO2, dan serat.
Tiga jenis laser berbeda sering digunakan dalam aplikasi pemotongan laser. Berbeda dengan serat solid-state dan Nd, laser CO2 menggunakan CO2 bersama dengan berbagai gas inert sebagai media penguat. Kristal berfungsi sebagai media penguat pada laser YAG. Berbagai laser ini pada dasarnya bekerja pada premis yang sama.
Kristal garnet aluminium yttrium yang didoping neodymium (Nd) (Y₃Al₅O₁₂) digunakan dalam laser Nd:YAG. Beberapa ion yttrium (+-1%) ditukar dengan ion Nd³⁺ karena doping.
Dua cermin, satu memantulkan seluruhnya dan satu lagi semi-reflektif, ditempatkan di antara kristal ini. Seperangkat dioda laser atau tabung flash xenon/krypton berfungsi sebagai sumber foton yang memompa.
Sumber pemompaan dalam kristal Nd:YAG menyediakan foton yang meningkatkan tingkat energi ion neodymium. Setelah dipantulkan di antara cermin, ion-ion tersebut membusuk dan memancarkan serangkaian foton yang bergabung membentuk sinar laser yang koheren.
Lensa pada kepala pemotongan digunakan untuk memusatkan berkas cahaya koheren berintensitas tinggi, yang memiliki frekuensi 1064 nm, setelah diarahkan ke sana melalui cermin.
Kristal vanadat yang didoping neodymium (YVO₄) digunakan dalam laser Nd:YVO, yang fungsinya mirip dengan laser Nd:YAG. Sebaliknya, laser Nd:YVO dapat menghasilkan lebih banyak pulsa per detik, memiliki stabilitas daya yang lebih baik, dan memancarkan panas lebih sedikit.
Laser Nd:YAG sempurna untuk menandai dan mengetsa karena menawarkan kepadatan daya yang lebih tinggi dan kualitas sinar yang lebih baik dibandingkan laser serat. Sebaliknya, laser Nd:YAG memiliki efisiensi energi satu digit dan biaya operasional yang jauh lebih tinggi.
Kabel serat optik yang didoping berfungsi sebagai media penguat dalam laser serat. Foton dipompa ke salah satu ujung filamen serat optik inti kaca kuarsa atau boron silikat untuk membuat sinar laser serat.
Foton-foton ini mengikuti filamen serat optik hingga tiba di wilayah yang mengandung unsur tanah jarang. Neodymium, yttrium, erbium, atau thulium adalah contoh unsur tipikal.
Ketika distimulasi oleh foton, masing-masing unsur tanah jarang ini akan menghasilkan laser dengan panjang gelombang berbeda. Kisi-kisi Fiber Bragg kemudian digunakan untuk menambah cahaya.
Mirip dengan cermin pemantul dan semi-reflektif yang digunakan pada laser Nd:YAG dan CO2, kisi-kisi ini memantulkan cahaya bolak-balik, menghasilkan rangkaian foton.
Cahaya dapat melewati kisi sebagai berkas cahaya koheren berintensitas tinggi setelah intensitasnya melebihi ambang batas tertentu. Mirip dengan laser lainnya, laser serat menggunakan gas untuk membantu memfasilitasi pemotongan atau mengeluarkan material cair dari jalur sinar laser.
Panjang gelombang laser serat yang biasanya lebih pendek menghasilkan peningkatan penyerapan, sehingga ideal untuk memantulkan material dan menghasilkan lebih sedikit panas selama pemotongan.
Misalnya, kepala pemotong serat dapat dengan mudah dihubungkan ke lengan robot 6 sumbu karena fleksibilitas kabel serat optik, sehingga menghilangkan kebutuhan akan banyak cermin untuk mengarahkan laser, yang diperlukan untuk laser CO₂ atau Nd:YAG.
Efisiensi listrik laser serat lebih baik dibandingkan laser CO₂. Oleh karena itu, bahan pemantul dan bahan yang menyerap panas secara efektif, seperti tembaga atau emas, ideal untuk pemotongan dengan laser serat.
Pelajari Pemesinan Sinar Laser dengan panduan mendetail ini!
Komponen laser CO₂ (karbon dioksida) adalah tabung berisi CO₂, helium, dan gas nitrogen. Helium dan nitrogen ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi laser. Nitrogen berfungsi sebagai cadangan energi jangka pendek yang dapat ditransfer ke molekul CO₂ setelah foton dilepaskan.
Sebaliknya, setelah molekul CO₂ melepaskan foton, helium menggunakan transfer energi kinetik untuk menguras sisa energi, sehingga memungkinkannya menyerap energi dari molekul nitrogen.
Tabung tersebut memiliki cermin yang memantulkan cahaya sepenuhnya di salah satu ujungnya. Hanya ada sebagian pantulan dari cermin di ujung seberang. Gas tabung terionisasi oleh medan listrik kuat yang mengeksitasi elektron molekul CO₂ ke tingkat energi yang lebih tinggi, menghasilkan foton dan cahaya.
Keadaan tereksitasi suatu atom melepaskan foton ketika foton lewat di dekatnya. Kemudian, setelah cukup banyak foton terkumpul untuk mengalir melalui cermin semi-reflektif, foton-foton ini memantul dari kedua cermin.
Tabung didinginkan menggunakan gas atau cairan bersuhu rendah karena menjaga suhu rendah di dalam tabung sangat penting untuk efisiensi maksimum. Dalam sistem tertentu, gas didaur ulang untuk menurunkan biaya operasional.
Laser CO₂ adalah laser serba guna yang bagus dengan panjang gelombang 10600 nm yang dapat memotong lembaran dan pelat logam serta berbagai bahan lainnya. Namun, penyerapan panas yang tinggi dan bahan yang sangat reflektif sulit digunakan oleh laser CO₂.
Biasanya lensa yang bagus digunakan untuk memusatkan sinar laser pada area kerja. Ukuran titik terkonsentrasi berhubungan langsung dengan kualitas sinar. Biasanya, bagian tersempit balok terkonsentrasi memiliki lebar kurang dari 0,0125 inci (0,32 mm).
Lebar garitan sekecil 0,004 inci (0,10 mm) dapat dicapai, bergantung pada ketebalan material. Setiap pemotongan dimulai dengan tusukan sehingga mata pisau dapat dimulai dari tempat lain selain dari tepinya.
Sinar laser berdenyut berkekuatan tinggi sering digunakan untuk penindikan, yang memerlukan waktu 5 hingga 15 detik untuk bahan seperti baja tahan karat setebal 0,5 inci (13 mm).
Sinar cahaya koheren paralel sumber laser biasanya memiliki diameter 0,06 hingga 0,08 inci (1,5 hingga 2,0 mm). Untuk menghasilkan sinar laser yang sangat kuat, sinar ini sering kali dipusatkan dan diperkuat oleh lensa atau cermin hingga area yang sangat kecil sekitar 0,001 inci (0,025 mm).
Arah polarisasi sinar harus disesuaikan saat mengelilingi tepi benda kerja yang berkontur untuk menghasilkan hasil akhir yang paling bersih selama pemotongan kontur. Panjang fokus untuk pemotongan lembaran logam biasanya 1,5 hingga 3 inci (38 hingga 76 mm).
Dibandingkan dengan pemotongan mekanis, pemotongan laser memiliki kelebihan yaitu penanganan pekerjaan yang lebih sederhana dan kontaminasi benda kerja yang lebih sedikit karena tidak adanya ujung tombak yang dapat mengkontaminasi material.
Karena sinar laser tidak aus selama prosedur, presisi dapat ditingkatkan. Selain itu, karena sistem laser hanya memiliki zona kecil yang terkena dampak panas, maka bahaya distorsi pada material yang dipotong lebih kecil.
Selain itu, bahan tertentu tidak mungkin atau sangat sulit dipotong menggunakan metode konvensional. Meskipun sebagian besar laser industri tidak dapat memotong logam yang lebih tebal dibandingkan plasma, pemotongan laser untuk logam memiliki keuntungan karena lebih akurat dan mengonsumsi lebih sedikit energi saat memotong lembaran logam.
Meskipun biaya modalnya jauh lebih tinggi dibandingkan mesin pemotong plasma yang dapat memotong bahan tebal seperti pelat baja, mesin laser baru yang beroperasi dengan daya lebih tinggi (6000 watt, dibandingkan dengan mesin pemotongan laser awal yang berkapasitas 1500 watt) semakin mendekati kemampuan mesin plasma untuk memotong bahan tebal.
Berbagai bahan dapat diiris dengan pemotong laser. Berikut daftar beberapa bahan yang paling sering diiris:
Pelajari Pemesinan Non-Tradisional dengan panduan mendetail ini!
Felt adalah kain non-anyaman murah yang sulit dipotong dengan tangan tetapi mudah dipotong menggunakan pemotong laser. Alas piring, hiasan hiasan, dan pakaian semuanya bisa dibuat dari kain kempa. Disarankan menggunakan kain wol 95–100% karena kain sintetis, yang sering kali terbuat dari akrilik, memiliki potongan yang sangat buruk.
Dompet, ikat pinggang, dan sepatu semuanya terbuat dari kulit, bahan alami yang tahan lama. Kulit memiliki nilai yang tinggi dan mudah dipotong serta diukir dengan laser, terutama bila digunakan untuk membuat objek potong laser yang disesuaikan dengan kebutuhan.
Kulit palsu adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan kulit palsu. Beberapa di antaranya dapat mencakup PVC, yang jika dipotong dengan laser, akan mengeluarkan asap korosif.
Kulit pohon ek gabus menghasilkan gabus, bahan kayu keras lunak yang sering digunakan untuk papan pin, alas tatakan anti selip, dan sol sepatu. Cukup mudah untuk memotong dan mengukir gabus dengan laser.
Hardboard adalah pilihan yang lebih tangguh dan tahan lama dibandingkan MDF (Medium Density Fiberboard), namun juga lebih padat. Lem digunakan untuk merekatkan serat kayu.
Perekat ini menguap saat dipotong. Ini mengeluarkan gas berbahaya yang memerlukan penggunaan sistem pembuangan. Karena hardboard bersifat homogen, pemotongan dan pengukiran dapat diandalkan.
Laser CO2 dengan daya yang relatif kecil (150–800 W) dapat dengan mudah memotong kayu. Namun, karena pemotongan kayu dengan laser menghasilkan asap, sistem pembuangan sangat penting.
Karena struktur butirannya, kayu alami dapat memiliki hasil akhir yang tidak rata saat dipotong atau diukir. Pemotongan laser pada kayu keras dan kayu lunak dapat dilakukan.
Tembaga, seng, dan beberapa logam paduan sekunder lainnya bergabung membentuk kuningan. Kuningan memiliki gesekan minimal, konduktivitas listrik, dan ketahanan terhadap korosi. Aplikasi kelistrikan dan semak dengan gesekan rendah adalah penggunaan yang umum.
Berbagai paduan aluminium dengan berbagai komponen paduan dan kegunaannya secara kolektif disebut sebagai aluminium. Karena rasio kekuatan terhadap beratnya yang menguntungkan, aluminium sering digunakan dalam aplikasi pesawat terbang.
Saat meleleh, aluminium bersifat reflektif, sehingga pemotongannya menjadi sulit. Meskipun aluminium dapat dipotong menggunakan laser CO2, laser serat adalah alat yang paling efektif untuk memotong aluminium.
Kromium dan/atau nikel merupakan unsur paduan utama yang terdapat pada baja tahan karat, yang dikategorikan sebagai paduan baja. Berbagai macam zat tidak dapat merusak baja tahan karat. Metode pemotongan laser apa pun dapat dengan mudah memotong baja tahan karat. Namun untuk memotong baja tahan karat, laser serat bekerja lebih baik.
Berbagai macam baja dengan konsentrasi karbon berbeda sebagai bahan paduan utamanya disebut sebagai “baja karbon”. Jenis baja karbon lainnya dengan kandungan karbon kurang dari 0,3% adalah baja ringan. Baja menjadi lebih kuat jika semakin banyak karbon yang dimilikinya. Pelat setebal 20 hingga 25 mm dapat diiris dengan laser berkekuatan tinggi.
Meskipun akrilik menghasilkan ujung tombak yang bersih, asap mudah menguap yang dikeluarkannya memerlukan sistem pembuangan. Untuk mengencangkan tepi potongan, tekanan gas perlu disesuaikan untuk menghilangkan uap dan mendinginkannya.
Jika tepi potongan masih cair, tekanan udara yang terlalu besar akan menyebabkan tepi potongan tersebut bengkok. Akrilik terkadang disebut dengan nama kimianya, polimetil metakrilat, atau dengan nama pemasarannya, Perspex®.
Laser berkekuatan tinggi digunakan dalam pemotongan laser, dan sinar atau material dipandu oleh optik dan kontrol numerik komputer (CNC). Tekniknya biasanya mengikuti desain CNC atau G-code untuk dipotong pada material menggunakan sistem kontrol gerak.
Sinar laser terkonsentrasi menghasilkan permukaan akhir yang unggul dengan membakar, melelehkan, menguapkan, atau diledakkan oleh pancaran gas. Pelepasan listrik atau lampu di dalam wadah tertutup merangsang bahan penguat untuk menghasilkan sinar laser.
Cermin parsial digunakan untuk memantulkan bahan penguat di dalamnya, memperkuatnya hingga energinya cukup untuk memungkinkannya keluar sebagai aliran cahaya monokromatik yang koheren. Cermin atau serat optik memfokuskan cahaya ini pada area kerja dengan mengarahkan sinar melalui lensa yang menyempurnakannya.
Diameter sinar laser pada titik tersempit biasanya kurang dari 0,0125 inci (0,32 mm), namun bergantung pada ketebalan material, lebar garitan setipis 0,004 inci (0,10 mm) dapat dilakukan.
Prosedur penindikan digunakan ketika proses pemotongan laser harus dimulai di tempat lain selain tepi material. Dalam metode ini, laser berdenyut intensitas tinggi menciptakan lubang pada material; misalnya, diperlukan waktu 5 hingga 15 detik untuk membakar lembaran baja tahan karat setebal 0,5 inci (13 mm).
Pelajari tentang Mesin CNC dengan panduan terperinci ini!
Salah satu metode industri yang populer adalah pemotongan laser. Beberapa manfaat utama yang berkontribusi terhadap meluasnya penggunaan pemotong laser di bidang manufaktur tercantum di bawah ini:
Meskipun memiliki semua kelebihannya, pemotongan laser masih memiliki beberapa kelemahan, yang dijelaskan secara rinci di bawah ini:
Metode yang dikenal sebagai pemotongan laser menciptakan tepian potongan dengan menguapkan material menggunakan laser. Meskipun awalnya digunakan untuk produksi industri, sekolah, usaha kecil, arsitek, dan penghobi semakin banyak yang memanfaatkannya.
Biaya waktu produksi untuk pengukiran dan pemotongan laser adalah £1 per menit. Layanan 30 menit akan dikenakan biaya £30, termasuk persediaan dan biaya pengaturan untuk karya seni. Waktu produksi akan menjadi £60 jika memakan waktu satu jam. Bergantung pada kerumitan dan tingkat intensitas pekerjaan, diskon mungkin tersedia untuk tugas yang lebih besar.
Dalam proses pemotongan laser, sinar laser difokuskan ke titik kecil dengan kepadatan daya yang cukup untuk membuat potongan laser, umumnya menggunakan lensa (dan terkadang cermin cekung). Jarak antara lensa dan titik fokus, atau panjang fokus, menentukan lensa.
Saat panas ditransmisikan melalui lapisan untuk memotong bagian-bagian dari lembaran material, panas tersebut meleleh dan sering kali material tersebut menguap. Bagian diambil dan dapat diproses lebih lanjut. Banyak kegunaan pemotong laser yang mencakup pengukiran, pemotongan tabung, pengelasan laser, serta pemotongan lembaran logam dan pelat.
Elemen-elemen ini mencakup biaya pemeliharaan dan perbaikan mesin, biaya sertifikasi dan pelatihan teknisi, dan biaya overhead yang terkait dengan pengoperasian spa atau klinik medis. 18 Maret 2023
Proses manufaktur
Pada tanggal 6 April Cobra International (Chonburi, Thailand) mengumumkan commissioning lini produksi cetakan kompresi prepreg baru. Sekarang lengkap, dan dengan produksi seri suku cadang yang sedang berlangsung, kapasitas produksi baru menghasilkan suku cadang serat karbon prepreg dengan permukaan
Kamis lalu tanggal 7 dan Jumat tanggal 8 kami hadir di Lacon Network edisi IX tahunan di A Coruña, bersama dengan beberapa perusahaan baru utama di sektor teknologi Galicia. Di stan kami, kami menunjukkan potensi dan penerapan pencetakan 3D, serta perkembangan terbaru kami dalam hal bahan dan printe
Pembaruan 16/06/2020:Mengambil semua umpan balik yang kami terima dari komunitas pencetakan 3D, kami sekarang telah memperbarui lanskap untuk menyertakan 9 perusahaan baru. Banyak yang telah berubah dalam industri Additive Manufacturing (AM) sejak AMFG diterbitkan Lanskap Manufaktur Aditif perta
Waktu siklus dan spesifikasi produk akan menentukan jenis robot mana yang diperlukan untuk operasi pengemasan otomatis. Robot paralel dan SCARA ideal untuk pengemasan dan penyortiran berkecepatan tinggi, sedangkan robot artikulasi lebih cocok untuk mengemas produk besar. Apapun kebutuhannya, robot m
