Noi tehnologii şi echipamente de prelucrare cu laser

Tehnologii

de Constantin Dogariu

Noi tehnologii şi echipamente de prelucrare cu laser

Tehnologia laser are aplicabilitate în mai toate domeniile de activitate. În această scurtă prezentare, sunt descrise aplicaţiile laserilor în domeniul prelucrării materialelor. Aceasta este o alternativă la prelucrările mecanice prin aşchiere, mai ales atunci când este necesară realizarea unor piese de o fineţe deosebită.

 

Firma ACSYS Lasertechnik din Germania este lider mondial în construcţia unor maşini deosebit de performante, care acoperă următoarele tipuri de prelucrări: marcare, gravare 3D, tăiere, sudare, durificare.

 

Maşinile de prelucrat cu laser sunt comandate de calculator şi pot prelucra imagini şi modele 3D realizate cu oricare dintre programele CAD cunoscute. În plus, sistemul software al maşinii are încorporat un modul propriu de proiectare şi de prelucrare a celor mai complexe imagini.

 

În ultimul timp, firma a realizat paşi importanţi în domeniul Reverse Engineering (relevare). Pentru aceasta a dezvoltat o tehnică proprie şi echipamente specifice de scanare 3D. Modelele scanate cu o rezoluţie deosebit de ridicată (1µm) pot fi prelucrate, scalate şi transferate direct echipamentului de prelucrare cu laser.

Figura 1

 

Maşinile de prelucrat cu laser sunt realizate într-o gamă largă de tipodimensiuni, de la maşina de prelucrat cu laser de birou (OYSTER), până la maşini care pot prelucra piese cu mase de sute de kilograme, chiar mai mari (SHARK, ORCA). (figura 1)

Operaţiile de prelucrare cu laser se pot aplica oricărui material: oţeluri, inclusiv oţeluri călite, aluminiu, mase plastice, materiale ceramice, diamant, marmură, granit, lemn, sticlă, textile, hârtie, materiale organice etc. Precizia de prelucrare depinde de configuraţia echipamentului laser, dar se pot obţine detalii care pot fi vizibile doar la microscop. Pentru a avea o idee asupra rezoluţiei de prelucrare, materialul prelucrat se evaporă pe straturi (layere) care pot avea grosimi de 0,1µm, până la sutimi de milimetru. În continuare prezentăm o scurtă trecere în revistă a principalelor posibilităţi de prelucrare cu laser.

 

Exemple de prelucrare / Domenii de aplicare

  • Marcare: Marcare, etichetare, coduri de bare şi matrice de coduri pentru toate domeniile: piese auto, rulmenţi, instrumente de măsură, instrumente medicale, scule, industria alimentară, bijuterii etc. (a)

  • Gravare 3D: Ştanţe şi matriţe pentru monede, medalii, icoane, bijuterii etc. Gravarea se poate executa pe oţeluri călite, pe oţeluri inoxidabile, pe materiale ceramice, chiar şi pe diamant. (b)
  • Tăiere: Tăiere şi decupare de mare fineţe, fără bavuri. Se pot decupa table, dar şi piese cilindrice sau profilate din orice materiale. (c)

  • Sudare: Suduri de mare fineţe, dar cu o rezistenţă foarte ridicată la solicitări mecanice. Se pot suda oţel cu oţel, plastic cu plastic, dar şi cupluri de materiale diferite. (d)
  • Texturare şi Durificare: Aplicarea texturilor pe piese, dar şi pe matriţe deja gravate, asigură o mai bună vizibilitate 3D, precum şi o galerie de nuanţe. Pe oţeluri inox, prin modificări de parametri, se pot realiza regiuni colorate intens, dar şi durificări superficiale. (e)

  • Scanare 3D: Scanarea unor modele originale, dar şi a unor master-modele permite obţinerea modelelor CAD 3D care pot fi prelucrate, scalate, oglindite, apoi pot fi gravate pe piese sau pe matriţe. (f)

 

Maşinile de prelucrat cu laser sunt prevăzute cu sisteme inteligente de poziţionare directă şi precisă a imaginii zonei ce urmează a fi prelucrată pe piesă sau pe semifabricat (Live Adjust System - LAS). Prezenţa uneia sau a două camere de luat vederi în zona de prelucrare, permite afişarea detaliată a piesei, eventual cu o tehnică integrată de zoom digital. Imaginea ce urmează a fi marcată sau gravată poate fi vizualizată pe ecran, dar şi pe piesa de prelucrat, ca o proiecţie de culoare roz. Imaginea se poate scala, translata sau roti pentru o poziţionare în zona dorită pentru prelucrare. Prelucrarea se face cu precizie în zona previzualizată, iar pentru poziţionare, fie se deplasează piesa (masă cu poziţionare în două axe, sau masă rotativă cu una sau două axe) sau prin deplasarea imaginii (de ex. cu ajutorul mouse-ului). Sistemul LAS cu două camere de luat vederi şi succesiunea operaţiilor sunt reprezentate în figura 2. Cu ajutorul camerelor se poate observa în direct, pe monitorul calculatorului, procesul de prelucrare.

Figura 2

 

Pentru gravare cu adâncimi mari, maşina este echipată cu un sistem de control continuu al adâncimii de gravare (Online Depth Control – ODC). Modulul ODC măsoară adâncimea gravurii, efectiv, fără contact şi controlează adâncimea ţintă exactă a laserului. Precizia de înlăturare a straturilor de material este de sub 1µm.

Totodată, maşina poate fi prevăzută cu un sistem de focalizare dinamic (Dynamic Focus Control – DFC). Acesta permite modificarea punctului de  focalizare a razei laser în timpul procesului de prelucrare. Ca urmare, suprafeţe complexe pot fi procesate fără distorsiuni optice şi fără a compromite calitatea piesei prelucrate. Principiile de lucru ale sistemelor ODC şi DFC sunt reprezentate în figura 3.

   Figura 3

Operaţiile de prelucrare cu laser pot fi automatizate. Pentru aceasta, un sistem opţional de recunoaştere a formelor (Optical Part Recognition – OPR), poate identifica forma piesei, poziţia şi orientarea acesteia, urmând să realizeze prelucrarea în locul predefinit. Sistemul este recomandat pentru marcarea şi gravarea pieselor care trec pe bandă prin faţa capului de prelucrare cu laser. (figura 4)

   Figura 4

 Pentru prelucrări de mare precizie, unele maşini (ex. Piranha micro) pot fi realizate cu structura de bază din granit. Acestea au o mare stabilitate dinamică şi termică şi se recomandă pentru prelucrarea pieselor cu grad ridicat de repetitivitate. Cu astfel de maşini se pot aplica  pe piese elemente de securitate greu reproductibile (ex. matriţe pentru ştanţarea monedelor etc.). Maşinile de precizie sunt prevăzute cu encodere liniare absolute.

Deoarece prelucrarea cu laser presupune topirea materialului şi vaporizarea acestuia, eliminarea vaporilor rezultaţi şi a reziduurilor din prelucrare se asigură cu ajutorul unor sisteme de evacuare de mare putere, care reţin reziduurile în filtre speciale.

Pentru a proteja personalul de operare, maşinile sunt prevăzute cu ecrane şi vizoare speciale, care permit vizua­lizarea zonei de lucru fără a dăuna vederii.

 

Maşinile de prelucrat cu laser sunt destinate industriilor de automobile, aeronautică, instrumente şi dispozitive medicale, ştanţe şi matriţe, bijuterii, scule, instrumente de măsură, mase plastice, sticlă, mobilă, industria alimentară etc. 


Constantin Dogariu este Prof. univ. dr. ing. Dept. de Maşini şi Sisteme de Producţie Univ. POLITEHNICA din Bucureşti



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord