Novinky - Hlavní aplikace laserů v průmyslu

Od svého nástupu v 60. letech 20. století se laserová technologie rychle vyvinula v klíčový nástroj v oblasti průmyslové výroby díky své vysoké hustotě energie, dobré směrovosti a ovladatelnosti. Ve srovnání s tradičními metodami mechanického zpracování má laserové zpracování významné výhody, jako je bezkontaktní zpracování, vysoká přesnost a vysoký stupeň automatizace, a je široce používáno v průmyslové výrobě, jako je řezání materiálů, svařování, značení, vrtání a aditivní výroba. Podle typu laseru a jeho procesních charakteristik se průmyslové laserové zpracování dělí hlavně do tří kategorií: laserové řezání, laserové svařování a laserová aditivní výroba. Každá procesní metoda má svůj jedinečný mechanismus účinku a rozsah použití.

Řezání laserem

Řezání laserem je jednou z nejvyspělejších průmyslových laserových aplikací. Využívá vysoce výkonný laserový paprsek k tavení a odpařování materiálů a je kombinován s pomocným plynem k odfouknutí strusky, čímž se dosahuje efektivního a přesného řezání. CO₂ lasery a vláknové lasery jsou v současnosti běžným zařízením, vhodným pro řezání středních a tenkých plechů z materiálů, jako je uhlíková ocel, nerezová ocel a hliníkové slitiny. Výhody této technologie spočívají v úzké štěrbině, malé tepelně ovlivněné zóně, absenci potřeby forem a možnosti rychlé změny procesních drah. Je obzvláště vhodná pro odvětví s vysokou poptávkou, jako je automobilový průmysl, zpracování plechů a letecký průmysl.

V automobilovém průmyslu se laserové řezání používá k výrobě různých součástí, od panelů karoserie až po motory. Například vláknové lasery se používají pro vysoce přesné řezání vysoce pevných ocelových součástí, čímž se dosahuje odlehčení automobilů.

(2) Letecký a kosmický průmysl také těží z technologie laserového řezání, zejména při výrobě složitých součástí z pokročilých materiálů, jako je titan a kompozitní materiály. Například ultrarychlé lasery lze použít k řezání součástí z titanových slitin se složitými tvary, přičemž se minimalizuje tepelné poškození a zajišťuje strukturální integrita součástí, čímž se výrazně zvyšuje výkon a bezpečnost leteckých a kosmických součástí.

Laserové svařování

Laserové svařování dosahuje spojení rychlým tavením kovových materiálů laserovým paprskem, což se vyznačuje hlubokým provařením, vysokou rychlostí a nízkým tepelným příkonem. Mezi běžné svařovací režimy patří kontinuální laserové svařování a pulzní laserové svařování, které jsou vhodné pro přesné svařování tenkých plechů a svařování s hlubokým provařením. Ve srovnání s obloukovým svařováním mají laserové svary vyšší pevnost a menší deformaci a jsou použitelné v oblastech, jako je balení baterií, svařování součástí z nerezové oceli a výroba konstrukčních součástí jaderné energie. Zejména při výrobě baterií se laserové svařování stalo hlavní metodou spojování.

(1) V automobilovém průmyslu se laserové svařování používá ke spojování panelů karoserie, součástí motoru a dalších důležitých částí. Například vláknové lasery se používají pro vysoce přesné svařování vysoce pevných ocelových součástí za účelem vytvoření pevných a odolných spojů.

(2) V elektronickém průmyslu se laserové svařování používá pro vysoce přesné spojování malých a přesných součástek. Například diodové lasery se používají ke svařování bateriových článků v lithium-iontových bateriích, aby byla zajištěna spolehlivost elektrických spojení.

(3) V leteckém průmyslu využívá Boeing 787 Dreamliner technologii laserového svařování ke spojování titanových slitin a kompozitních materiálů, čímž se výrazně snižuje počet nýtů, snižuje hmotnost trupu a zlepšuje se palivová účinnost.

Laserová technologie, jakožto důležitý pilíř pokročilé výroby, neustále rozšiřuje hranice svého průmyslového uplatnění. V současné době se laserové zpracování vyvíjí také směrem k vyššímu výkonu, vyšší přesnosti a integraci více procesů, jako je laserově-elektrické obloukové svařování kompozitů, ultrarychlé laserové mikroprocesování a inteligentní laserové monitorovací systémy. V budoucnu bude laserové zpracování s neustálým pokrokem v oblasti vysoce výkonných polovodičových laserů, inteligentních řídicích systémů a konceptů zelené výroby i nadále hrát klíčovou roli v oblastech inteligentní výroby, personalizovaných produktů a extrémního zpracování materiálů.