Laserbewerking heeft verschillende traditionele materiaalbewerkingstoepassingen vervangen, zoals snijden en lassen, zowel in productie- als R&D-omgevingen.
Enkele van de belangrijkste voordelen van laserbewerking zijn:
- De mogelijkheid om metalen en niet-metalen (bijv. keramiek en polymeren) te bewerken Dit kan door lasereigenschappen zoals piekvermogen, golflengte en pulsduur aan te passen.
- Het is een contactloze techniek, die vervuiling van het werkstuk of slijtage van het "bewerkingsgereedschap" zoals bij traditionele mechanische processen voorkomt.
- Een geautomatiseerd proces is eenvoudig te realiseren dankzij de hoge snelheid, hoge nauwkeurigheid en herhaalbaarheid.
- De mogelijkheid om zeer kleine vormen tot op micron niveau te bewerken
- Het bewerken van vlakke delen of complexe 3D-onderdelen kan eenvoudig worden uitgevoerd met het juiste werkstation, dat bewerking onder verschillende hoeken ten opzichte van het werkstukoppervlak mogelijk maakt.
Lasersnijden
Lasersnijden maakt hogere nauwkeurigheid snijsnelheden mogelijk dan andere snijoplossingen zoals plasma, autogeen of waterstraal. Draad electrical discharge machining (EDM) kan ook worden gebruikt voor hoog nauwkeurigheid snijden, maar kan alleen worden gebruikt met geleidende materialen en is meestal een zeer langzaam proces.
Het beschikbare laservermogen blijft toenemen, waardoor het snijden van steeds dikkere materialen mogelijk wordt. Een 4 kW fiber kan bijvoorbeeld worden gebruikt om metalen zoals zacht staal, roestvast staal, messing, koper en aluminium van 6 mm dik te snijden met snelheden boven 1 m/min. Met een toenemend vermogen van meer dan 10 kW kunnen diktes van meer dan 25 mm worden bereikt. Waterstraal kan worden gebruikt om zeer dikke materialen van meer dan 50 mm dik te snijden, maar de bedrijfskosten zijn meestal hoog en ook de snijsnelheid kan traag worden, afhankelijk van de geometrie van het onderdeel.
Laserlassen
Lasers worden gebruikt om een grote verscheidenheid aan materialen te lassen, zoals constructiestaal, hoogsterkte staalsoorten, roestvast staalsoorten, aluminium, koper en titanium. Het lassen van ongelijksoortige materialen is ook mogelijk (d.w.z. metalen aan andere metalen of metalen aan polymeren). In tegenstelling tot traditionele booglasprocessen die een elektrische stroom vereisen, vertrouwen lasers op de absorptie van licht om warmte te genereren en kunnen ze ook worden gebruikt om niet-geleidende materialen zoals polymeren aan zichzelf of metalen te lassen. De laserstraal kan strak worden gericht waardoor een hoge nauwkeurigheid en kleine warmte beïnvloede zones mogelijk zijn, bijvoorbeeld in vergelijking met plasmabooglastechnieken zoals TIG en MIG. Diepe en smalle lassen met een hoge aspectverhouding kunnen worden geproduceerd waardoor zowel kleine en dunne onderdelen als dikke grote onderdelen kunnen worden gelast. 40 kW kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor diepe penetratielassen in metalen tot ongeveer 40 mm. Laserlassen gebeurt meestal in de open lucht met behulp van een afdekgas, wat vaak gemakkelijker te implementeren is dan elektronenbundellassen waarvoor een vacuüm nodig is.
Lasers kunnen zowel in macro- als in microtoepassingen worden gebruikt, met vormgroottes tot op microniveau. Er is een toenemende interesse in laser Micro-bewerken van elementen met variabele vorm en grootte voor een grote verscheidenheid aan materialen. De kwaliteits- en doorvoereisen blijven stijgen, met nauwere toleranties voor afmetingen en positie nauwkeurigheid. Verbeterde laserbronnen en productietechnieken met geavanceerde systeemintegratie en procesbesturing zijn beschikbaar om aan de steeds hogere eisen van de industrie te voldoen.
De keuze van de optimale puls duur, golflengte en bewerkingstechniek voor uiterst precieze laser microbewerkingstoepassingen hangt af van de materiaaleigenschappen en van de applicatie specificaties zoals kwaliteit, kenmerkgrootte, toleranties en doorvoer. Gewoonlijk worden gepulseerde lasers die werken in het nanosecondengebied en korter tot picoseconden en femtoseconden puls gebruikt voor Micro-bewerken, die een ablatieve Micro-bewerken techniek aansturen waarbij elke puls een duidelijk gedefinieerde hoeveelheid materiaal verwijdert met weinig impact op het omringende materiaal, waardoor maatnauwkeurigheden op microniveau mogelijk zijn.
