Laserové obrábění nahradilo řadu tradičních aplikací zpracování materiálů, jako je řezání a svařování, a to jak ve výrobě, tak ve výzkumu a vývoji.
Mezi hlavní výhody laserového obrábění patří:
- Schopnost obrábět kovy i nekovy (např. keramiku a polymery) Toho lze dosáhnout nastavením vlastností laseru, jako je špičkový výkon, vlnová délka a délka pulzu.
- Jedná se o bezkontaktní techniku, která zabraňuje znečištění obrobku nebo opotřebení "obráběcího nástroje", jako je tomu u tradičních mechanických procesů.
- Automatizovaného procesu lze snadno dosáhnout díky vysoké rychlosti, přesnosti a opakovatelnosti.
- Možnost obrábění velmi malých prvků až na mikronovou úroveň.
- Obrábění plochých dílů nebo složitých 3D dílů lze snadno dosáhnout použitím správné pracovní stanice, která umožňuje obrábění pod různými úhly vůči povrchu obrobku.
Řezání laserem
Řezání laserem umožňuje vyšší přesnost než jiné způsoby řezání, jako je řezání plazmou, kyslíkovým palivem nebo vodním paprskem, a to při vyšších rychlostech. K řezání s vysokou přesností lze použít i drátové elektroerozivní obrábění (EDM), které však lze použít pouze u vodivých materiálů a obvykle se jedná o velmi pomalý proces.
Dostupný výkon laseru se stále zvyšuje, což umožňuje řezání stále větších tlouštěk. Například vlákno o výkonu 4 kW lze použít k řezání kovů, jako je měkká ocel, nerezová ocel, mosaz, měď a hliník o tloušťce 6 mm, rychlostí vyšší než 1 m/min. S rostoucím výkonem nad 10 kW lze dosáhnout tloušťky nad 25 mm. Vodním paprskem lze řezat velmi silné materiály o tloušťce přes 50 mm, ale provozní náklady jsou obvykle vysoké a také řezná rychlost může být v závislosti na geometrii dílu nízká.
Laserové svařování
Lasery se používají ke svařování široké škály materiálů, jako jsou uhlíkové oceli, vysokopevnostní oceli, nerezové oceli, hliník, měď a titan. Svařovat lze i nesourodé materiály (tj. kovy s jinými kovy nebo kovy s polymery). Na rozdíl od tradičních obloukových svařovacích procesů, které vyžadují průtok elektrického proudu, se lasery spoléhají na absorpci světla, které vytváří teplo, a lze je použít i ke svařování nevodivých materiálů, jako jsou polymery k sobě samým nebo kovy. Paprsek může být úzce zaměřen, což umožňuje dosáhnout vysoké přesnosti a malých tepelně ovlivněných zón, například ve srovnání s technikami plazmového obloukového svařování, jako jsou TIG a MIG. Lze vytvářet hluboké a úzké svary s vysokým poměrem stran, což umožňuje svařovat jak malé a tenké součásti, tak i tlusté velké díly. Například výkon 40 kW lze použít pro hluboké průvarové svary v kovech do hloubky přibližně 40 mm. Laserové svařování se obvykle provádí na volném prostranství s použitím krycího plynu, což je často jednodušší než svařování elektronovým paprskem, které vyžaduje vakuum.
Lasery lze použít jak v makro, tak i v mikro aplikacích, s velikostí prvků až na úrovni mikronů. O laserové mikroobrábění prvků proměnlivého tvaru a velikosti pro nejrůznější materiály je stále větší zájem. Požadavky na kvalitu a výkonnost se stále zvyšují, přičemž se zpřísňují tolerance, pokud jde o rozměrovou a polohovou přesnost. K dispozici jsou zdokonalené laserové zdroje a výrobní techniky s pokročilou systémovou integrací a řízením procesů, které splňují stále náročnější požadavky průmyslu.
Volba optimální délky pulzu, vlnové délky a techniky obrábění pro vysoce přesné aplikace laserového mikroobrábění závisí na vlastnostech materiálu a také na specifikacích aplikace, jako je kvalita, velikost prvku, tolerance a propustnost. Obvykle se pro mikroobrábění používají pulzní lasery pracující v nanosekundovém režimu a kratších až pikosekundových a femtosekundových délkách pulzů, které pohánějí ablativní techniku mikroobrábění, kdy každý pulz odstraní přesně definované množství materiálu s malým dopadem na okolní materiál, což umožňuje dosáhnout rozměrové přesnosti na úrovni mikronů.
