El mecanizado por láser ha sustituido a diversas aplicaciones tradicionales de procesamiento de materiales, como el corte y la soldadura, tanto en entornos de fabricación como de I+D.
Algunas de las principales ventajas del mecanizado por láser son:
- La capacidad de mecanizar metales y no metales (por ejemplo, cerámicas y polímeros) Esto puede hacerse ajustando las propiedades del láser, como la potencia pico, la longitud de onda y la duración del pulso.
- Es una técnica sin contacto, que evita la contaminación de la pieza o el desgaste de la "herramienta de mecanizado", como ocurre en los procesos mecánicos tradicionales.
- Es fácil conseguir un proceso automatizado gracias a la alta velocidad, la gran precisión y la repetibilidad.
- Capacidad para mecanizar elementos muy pequeños, hasta micras.
- El mecanizado de piezas planas o complejas en 3D puede lograrse fácilmente mediante el uso de la estación de trabajo correcta, que permite el procesamiento en una variedad de ángulos frente a la superficie de la pieza.
Corte por láser
El corte por láser permite una mayor precisión que otras soluciones de corte, como el plasma, el oxicorte o el chorro de agua, a velocidades más rápidas. El mecanizado por descarga eléctrica de hilo (EDM) también puede utilizarse para cortes de alta precisión, pero sólo puede emplearse con materiales conductores y suele ser un proceso muy lento.
La potencia láser disponible sigue aumentando, lo que permite cortar espesores cada vez mayores. Por ejemplo, una fibra de 4 kW puede utilizarse para cortar metales como acero dulce, acero inoxidable, latón, cobre y aluminio de 6 mm de grosor a velocidades superiores a 1 m/min. Con potencias crecientes de más de 10 kW se pueden conseguir espesores superiores a 25 mm. El chorro de agua puede utilizarse para cortar materiales muy gruesos, de más de 50 mm de espesor, pero los costes de funcionamiento suelen ser elevados y además la velocidad de corte puede llegar a ser lenta en función de la geometría de la pieza.
Soldadura láser
Los láseres se utilizan para soldar una amplia variedad de materiales, como aceros al carbono, aceros de alta resistencia, aceros inoxidables, aluminio, cobre y titanio. También se pueden soldar materiales distintos (es decir, metales con otros metales o metales con polímeros). A diferencia de los procesos de soldadura por arco tradicionales, que requieren un flujo de corriente eléctrica, los láseres se basan en la absorción de luz para generar calor y pueden utilizarse también para soldar materiales no conductores, como polímeros a sí mismos o metales. El haz puede enfocarse con precisión, lo que permite una gran exactitud y zonas afectadas por el calor pequeñas, por ejemplo, en comparación con las técnicas de soldadura por arco de plasma, como TIG y MIG. Se pueden producir soldaduras profundas y estrechas de alta relación de aspecto, lo que permite soldar tanto componentes pequeños y delgados como piezas grandes y gruesas. Por ejemplo, pueden utilizarse 40 kW para soldaduras de penetración profunda en metales de unos 40 mm. La soldadura por láser suele realizarse al aire libre con un gas de cobertura, lo que suele ser más fácil de aplicar que la soldadura por haz de electrones, que requiere vacío.
Los láseres pueden utilizarse tanto en aplicaciones macro como micro, con tamaños de características de hasta micras. Existe un interés creciente por el micromecanizado por láser de características de forma y tamaño variables para una amplia variedad de materiales. Los requisitos de calidad y rendimiento siguen aumentando, con tolerancias más estrictas en cuanto a precisión dimensional y posicional. Las fuentes láser y las técnicas de fabricación mejoradas, con integración de sistemas avanzados y control de procesos, están disponibles para responder a los requisitos cada vez más exigentes de la industria.
La elección de la duración de pulso, la longitud de onda y la técnica de mecanizado óptimas para las aplicaciones de microprocesado láser de alta precisión depende de las propiedades del material, así como de las especificaciones de la aplicación, como la calidad, el tamaño de las características, las tolerancias y el rendimiento. Normalmente, para el micromecanizado se utilizan láseres pulsados que trabajan en el régimen de nanosegundos y con duraciones de pulso más cortas, hasta picosegundos y femtosegundos, lo que impulsa una técnica de micromecanizado ablativo en la que cada pulso elimina una cantidad bien definida de material con escaso impacto en el material circundante, lo que permite precisiones dimensionales de nivel micrométrico.
