Въведение
Индустрията за лазерно рязане се разви бързо през последното десетилетие, като влакнестите лазери все повече заменят традиционните CO2 лазери в различни индустриални приложения. Ако в момента използвате Trumpf CO2 лазерна система, може би се чудите дали е възможно — или дори си струва — да надстроите оборудването си до конфигурация с влакнест лазер.
Този блог ще ви преведе през основните разлики между CO2 и влакно лазери, стъпките, включени в преобразуването на Trumpf CO2 лазер към влакно и общите ползи и предизвикателства на такова преобразуване. Независимо дали се стремите към по-добра енергийна ефективност, по-ниска поддръжка или подобрена производителност при рязане, това ръководство е тук, за да ви помогне.
Ще интегрираме и прозрения от реален проект, като този, показан в това видео, където Trumpf CO2 лазер беше успешно превърнат в център за производство на влакна.
Разбиране на разликите между CO2 и влакнести лазери
Как работят CO2 лазерите
CO2 лазерите работят чрез възбуждане на газова смес — основно въглероден диоксид — в запечатана тръба. Възбуденият газ излъчва инфрачервена светлина с дължина на вълната 10,6 μm, която се насочва чрез огледала и се фокусира върху повърхността на материала за извършване на рязане или гравиране.
Тези лазери са особено ефективни върху неметални материали като дърво, акрил и пластмаса. Въпреки това, те имат затруднения с отразяващи метали като алуминий и мед и изискват прецизно подравняване и поддръжка поради сложните си оптични системи.
Как работят влакнестите лазери
Влакнестите лазери използват технология със твърдо тяло. Светлината се генерира от диодни лазери и се насочва през оптични влакна, допирани с редкоземни елементи като итрийбиев. Изходната дължина на вълната е около 1.06 μm, което я прави идеална за обработка на метали. Лъчът се доставя чрез оптичен влакнест кабел директно до режещата глава — елиминирайки необходимостта от огледала или сложни системи за подравняване.
Ключови разлики
- Качество на лъча: Влакнестите лазери произвеждат по-малък размер на точката, което води до по-висока прецизност и по-чисти разрези.
- Ефективност: Влакнестите лазери са до 3 пъти по-енергийно ефективни от CO2 лазерите.
- Поддръжка: По-малко движещи се части означават по-малко престой и по-ниски разходи за поддръжка.
- Съвместимост на материала: Влакновите лазери са по-подходящи за рязане на метали, включително и отражателни видове.
Защо да преминете от CO2 към Fiber лазер?
По-бързи скорости на рязане
Влакнестите лазери могат да режат до пет пъти по-бързо от CO2 лазери при обработка на тънки метали. Високата плътност на мощността на влакнестия лъч позволява бързо проникване в материала, което значително намалява времето за цикъл.
По-ниски оперативни разходи
CO2 лазерите консумират значително повече енергия и изискват постоянна поддръжка на оптични компоненти като огледала и лещи. Влакно-лазерите, от своя страна, предлагат надеждност тип plug-and-play с минимални нужди от обслужване.
Подобрена гъвкавост на материала
Влакнестите лазери са отлични при рязане на неръждаема стомана, алуминий, месинг и мед — материали, които са предизвикателство за CO2 лазери. Това отваря вратата към по-широк кръг от приложения и индустрии.
Енергийна ефективност
CO2 лазерите обикновено имат електрическа ефективност около 10–15%, докато влакнестите лазери могат да достигнат до 45%. Това се превръща в значителни енергийни спестявания, особено при операции с голям обем.
Дългосрочни тенденции в индустрията
Много индустрии — автомобилната, аерокосмическата и медицинското производство сред тях — преминават към влакнести лазери заради техните превъзходни възможности и по-ниската обща цена на притежание. Надграждането на вашия Trumpf CO2 лазерът не е просто техническо подобрение; това е стратегически ход за бъдеща конкурентоспособност.
Основни стъпки при преобразуването на Trumpf CO2 лазер във влакнест лазер
Актуализиране на Trumpf CO2 преобразуването на лазерна система в влакнен лазер е значителен, но постижим инженеринг проект. Процесът изисква както механични, така и електронни модификации, за да се приспособят различните технологии. По-долу са основните етапи на преобразуването:
1. Оценка на осъществимостта
Преди да започнете каквото и да е изменение, оценете дали вашият Trumpf CO2 лазерно шаси и система за управление на движението могат да поддържат влакнест лазер. Оценете състоянието на рамката, моторите, портала и CNC контролера, за да определите дали са съвместими или се нуждаят от надграждане.
2. Планиране на подмяна на компоненти
Сърцето на проекта е премахването на газообразния CO2 лазерен резонатор и да го замените с източник на влакнен лазер. Също така ще трябва да премахнете пътя на лъча, базиран на огледала, и да го замените с оптична влакнеста система за доставка на лъча.
3. Интеграция на контролна система
Влакнестите лазери изискват различни параметри и контролна логика в сравнение с CO2 системи. Това означава, че системата за управление на лазера (като CNC базирана на Siemens или Beckhoff) може да се нуждае от актуализация на фърмуера или дори пълна подмяна в зависимост от възрастта на системата.
4. Охлаждащи и електрически системи
Изискванията за охлаждане на влакнестите лазери са различни — обикновено по-ефективни. Въпреки това, трябва да се уверите, че вашата охладителна система може да поеме топлинното натоварване. Също така, проверете дали вашата електрическа система поддържа нуждите от захранване и заземяване на влакнестия лазер.
5. Персонализиране на лазерната глава
CO2 и влакно лазерите използват различна оптика. Лазерната глава трябва да бъде надградена до такава, проектирана за дължини на вълната на влакно лазерите (обикновено 1.06 μm). Това включва колиматор, фокусиращ леща и защитно стъкло, специално настроени за високомощни влакнести лъчи.
Необходими инструменти и оборудване за конверсията
Независимо дали работите с експерт по ретрофит или управлявате проекта вътрешно, ще ви е необходимо правилното оборудване. Ето списък с основните инструменти и компоненти, необходими за успешна конверсия на Trumpf лазер:
Оптичен лазерен източник
Изберете реномирана марка фиберен лазер като IPG, Raycus или MaxPhotonics, с мощност, подходяща за вашата работна натовареност — обикновено между 1 kW и 6 kW.
Система за доставка на лъч
- Оптичен кабел (едномодов или многомодов)
- Колиматор и фокусираща оптика
- Защитна кутия за леща и монтаж на дюза
Интерфейси за движение и управление
- Актуализация на контролера за движение (ако съществуващият контролер е несъвместим)
- Интеграция със CAD/CAM софтуер за пътища на инструменти с влакнесто лазерно рязане
- Конфигурация на серво мотор и защитни заключвания
Охладителна система
Влакнестите лазери обикновено използват система за охлаждане с воден чилър. Уверете се, че устройството осигурява достатъчен дебит и налягане за избраната от вас мощност на лазера.
Компоненти за безопасност
- Прозорци и корпуси за лазерна безопасност
- Системи за аварийно спиране
- Правилно електрическо екраниране и заземяване
Стъпка по стъпка ръководство за преобразуване на Trumpf CO2 лазер във влакнест лазер
Следва практическа пътна карта за преобразуване, вдъхновена от успешни реални преустройства като това, показано в това видео, където машина Trumpf CO2 беше напълно преобразувана в система за рязане с влакнесто лазер.
Стъпка 1: Подготовка и оценка
Проверете структурата на машината и се уверете в състоянието на линейните водачи, моторите и електрониката. Документирайте съществуващата си конфигурация и определете какво може да бъде запазено или трябва да бъде обновено.
Стъпка 2: Премахване на компонентите на CO2 лазера
Прекъснете връзката и премахнете CO2 лазерен резонатор, високоволтов захранващ блок, огледала и тръби за доставка на лъча. Също така, премахнете газовите линии и всички свързани контролни панели.
Стъпка 3: Инсталиране на източник на влакнесто лазер
Монтирайте източника на влакнест лазер здраво в определената зона и осигурете адекватна вентилация. Свържете влакнестия оптичен кабел от лазерния източник към лазерната глава.
Стъпка 4: Подмяна или надграждане на оптиката
Инсталирайте новата лазерна глава, съвместима с влакна, с колиматор и сборка с фокусен обектив. Подравнете главата правилно и тествайте качеството на лъча, използвайки измервател на мощност и профилер на лъча, ако са налични.
Стъпка 5: Модифициране на охладителната система
Заменете или пренастройте съществуващата система за охлаждане, за да отговаря на изискванията на влакнестия лазер. Използвайте подходящи фитинги, дебитомери и антифриз, ако е необходимо, за да осигурите стабилност при непрекъснат товар.
Стъпка 6: Конфигуриране на контролна система
Актуализирайте или заменете CNC контролера, за да поддържа логиката на влакнест лазер. Качете специфични за влакнестия лазер параметри за рязане, тествайте съвместимостта с G-кода и калибрирайте разстоянията на движение за точност.
Стъпка 7: Финално тестване и калибриране
Извършвайте сухи проби и тестови разрези върху различни материали. Регулирайте височината на фокуса, скоростта на газовия поток и честотата на импулсите. Проверявайте качеството на разреза и последователността му при различни дебелини и форми.
След като всички системи са стабилни и проверките за безопасност са преминали успешно, вашата машина Trumpf официално се превръща в високопроизводителен лазерен режещ апарат с влакна!
Предизвикателства и често срещани капани по време на процеса на конверсия
Докато конвертирате Trumpf CO2 Въпреки че лазерът към влакнест лазер предлага много предимства, той не е без технически предизвикателства. Разбирането на потенциалните капани може да помогне за избягване на забавяния, допълнителни разходи или дори повреда на системата.
1. Проблеми със съвместимостта
Trumpf CO2 системите първоначално не са проектирани с оглед на оптичните влакна. Адаптирането им изисква задълбочено механично и електрическо инженерство. Размерите на компонентите, монтажните системи и маршрутизирането на кабелите трябва да бъдат оценени и персонализирани.
2. Грешки при оптично подравняване
Влакнести лазери, за разлика от CO2 системи, не използват външно подравняване на лъча чрез огледала, но все пак са чувствителни към поставянето на фокусната леща и колиматора. Неправилната калибрация може да доведе до изкривяване на лъча, намалено качество на рязане или повреда на оптиката.
3. Трудности при интеграция на софтуер
Старите системи за управление може да нямат съвместимост с модерни драйвери за влакнести лазери или алгоритми за рязане. Това често изисква не само ъпгрейди на фърмуера, но и пълна смяна на контролера и преподреждане на окабеляването, което може да повлияе на съществуващото програмиране на движението.
4. Преглед на системата за безопасност
Влакнестите лазери представляват различни рискове за безопасността в сравнение с CO2 лазери. Техният лъч е по-малко видим и по-опасен за очите, изисквайки подобрена защита и актуализирани предпазни заключващи механизми. Игнорирането на тези разлики може да доведе до сериозни наранявания или повреда на оборудването.
5. Време за отстраняване на неизправности и пускане в експлоатация
Дори опитни техници могат да срещнат неочаквани проблеми по време на процеса на конверсия — като електромагнитни смущения, проблеми със заземяването или грешки в комуникацията между CNC и лазерния източник на захранване. Отделете време за отстраняване на проблеми и тестване.
Ползите от влакнестите лазери за различни индустрии
След като преобразуването приключи, подобренията в производителността могат да бъдат значителни, особено в приложения, фокусирани върху метали. Ето как различни индустрии се възползват от технологията на влакнестите лазери:
Производство и обработка на ламарина
Влакнестите лазери предлагат високоскоростно и високопрецизно рязане на стомана, неръждаема стомана, алуминий и други. Това ги прави идеални за персонализирано производство, прототипиране и автоматизирани производствени линии.
Автомобилна индустрия
Влакнестите лазери позволяват чисти разрези върху тънки листови метали и сложни геометрични форми, използвани в шаситата на превозни средства, вратите и вътрешните панели. Те също така намаляват отпадъците и времето за цикъл в роботизирани системи за заваряване и рязане.
Аерокосмическо инженерство
Прецизността и материалната цялост са от съществено значение в аерокосмическата индустрия. Влакнестите лазери могат да обработват титан и никелови сплави, използвани в компоненти на самолети, като същевременно поддържат строги нива на толеранс.
Производство на медицински изделия
Влакнестите лазери произвеждат ръбове без задържане и сложни форми, необходими за хирургични инструменти, импланти и микросъоръжения. Техният безконтактен метод на рязане осигурява хигиена и размерна точност.
Електроника и телекомуникации
За деликатни субстрати и високопрецизно рязане на корпуси или конектори, влакнестите лазери превъзхождат традиционните методи. Те също така поддържат лазерно маркиране и микрообработка за решения за проследимост.
Разглеждане на разходите: Струва ли си преобразуването?
Един от най-големите въпроси за всеки бизнес, който обмисля обновяване, е дали то е рентабилно. Нека разгледаме финансовите аспекти на преобразуването на Trumpf CO2 лазер към влакно:
Конверсия срещу нова машина
Закупуването на чисто нова система с влакнесто лазерно устройство може да струва от 100 000 до над 500 000 долара в зависимост от конфигурацията. Ретрофитът, от друга страна, обикновено попада в диапазона от 30 000 до 80 000 долара — предлагайки значителни първоначални спестявания.
Възвръщаемост на инвестициите (ROI)
Тъй като влакнестите лазери намаляват енергопотреблението с до 70% и изискват минимална поддръжка, повечето предприятия постигат пълна възвръщаемост на инвестициите в рамките на 12 до 24 месеца след преобразуването, особено при операции с голям обем.
Спестявания на оперативни разходи
- Енергийна ефективност: До 3 пъти по-ниска консумация на енергия в сравнение с CO2.
- Без огледала или разходи за подравняване: Оптиката е опростена, което води до намаляване на повикванията за обслужване.
- Удължен живот: Източниците на базата на диоди обикновено издържат над 100 000 часа.
Дългосрочна мащабируемост
Ретрофитиране на Trumpf CO2 машината ви осигурява производителността на влакнест лазер, без да се отказва от високопрецизната механика и качеството на изработка, с които Trumpf е известен. Това хибридно решение е мащабируемо, персонализируемо и готово за бъдещето.
Заключение: Добра идея ли е да конвертирате вашия Trumpf CO2 лазер във фибрален лазер?
Актуализирането на лазер Trumpf CO2 до влакнест лазер е повече от просто техническо подобрение — това е стратегическа инвестиция в производителност, ефективност и мащабируемост. Както се вижда в реални проекти за ретрофит, като този, представен в това видео, тази трансформация може да вдъхне нов живот на наследственото оборудване, удължавайки неговата употреба за години напред.
Въпреки че процесът на преобразуване включва инженерна сложност, планиране и разходи, дългосрочните ползи — по-ниски оперативни разходи, по-бързи скорости на рязане, по-широка съвместимост с материали и по-висока прецизност — го правят стойностно начинание за много индустриални потребители. Ако настоящият ви Trumpf CO2 машината има здрава механична основа и целите производителност, сравнима с модерните системи, без високата цена на нова машина, тази надстройка може да бъде идеалният път напред.
Често задавани въпроси (FAQ)
1. Колко струва преобразуването на CO2 лазер във фибърен лазер?
Разходите обикновено варират от $30,000 до $80,000, в зависимост от лазерния източник, оптиката, системите за управление и вложения труд. Това е значително по-изгодно в сравнение с покупката на чисто нова фибролазерна система.
2. Мога ли да извърша конверсията сам или ми е нужна професионална помощ?
Ако имате опит с CNC системи, оптика и индустриална електроника, възможна е самостоятелна конверсия. Въпреки това, силно се препоръчва професионално ръководство за осигуряване на безопасност, подравняване и интеграция на софтуера.
3. Колко време отнема процесът на конверсия?
Целият процес може да отнеме от 1 до 2 седмици, в зависимост от сложността на системата и наличността на части. Планирането, инсталацията, тестването и калибрирането всички влияят на времевата рамка.
4. Кои са най-значимите подобрения в производителността след преминаване към влакнест лазер?
Очаквайте по-бързи скорости на рязане (особено при тънки метали), по-добро качество на ръба, намалена консумация на енергия и по-ниски нужди от поддръжка. Също така ще придобиете възможността да режете отразяващи метали като месинг и мед.
5. Как се сравняват фибърните лазери с CO2 лазерите по отношение на съвместимостта с материалите?
Влакнестите лазери са отлични за рязане на метали — особено неръждаема стомана, алуминий и мед. CO2 лазерите са по-добри за неметали като акрил, дърво и пластмаси. Ако основно работите с метал, фибърните лазери са по-добрият избор.
