Aktivitas manufaktur laser saat ini meliputi pemotongan, pengelasan, perlakuan panas, pelapisan, pengendapan uap, pengukiran, penorehan, pemangkasan, pemanasan, dan pengerasan kejut. Proses manufaktur laser bersaing secara teknis dan ekonomis dengan proses manufaktur konvensional dan nonkonvensional seperti pemesinan mekanis dan termal, pengelasan busur, elektrokimia, dan pemesinan pelepasan listrik (EDM), pemotongan jet air abrasif, pemotongan plasma, dan pemotongan api.
Pemotongan jet air adalah proses yang digunakan untuk memotong material menggunakan jet air bertekanan setinggi 60.000 pon per inci persegi (psi). Sering kali, air dicampur dengan bahan abrasif seperti garnet yang memungkinkan lebih banyak material dipotong dengan bersih hingga toleransi yang rapat, tepat, dan dengan hasil akhir tepi yang baik. Jet air mampu memotong banyak material industri termasuk baja tahan karat, Inconel, titanium, aluminium, baja perkakas, keramik, granit, dan pelat baja. Proses ini menghasilkan kebisingan yang signifikan.
Tabel berikut berisi perbandingan pemotongan logam menggunakan proses pemotongan laser CO2 dan proses pemotongan jet air dalam pemrosesan material industri.
§ Perbedaan proses fundamental
§ Aplikasi dan penggunaan proses yang umum
§ Investasi awal dan biaya operasional rata-rata
§ Ketepatan proses
§ Pertimbangan keselamatan dan lingkungan operasi
Perbedaan proses fundamental
| Subjek | Laser CO2 | Pemotongan jet air |
| Metode Pemberian Energi | Cahaya 10,6 m (jangkauan inframerah jauh) | Air |
| Sumber energi | Laser gas | Pompa tekanan tinggi |
| Bagaimana energi ditransmisikan | Sinar dipandu oleh cermin (optik terbang); transmisi serat tidak layak untuk laser CO2 | Selang bertekanan tinggi yang kaku menyalurkan energi |
| Bagaimana bahan yang dipotong dikeluarkan | Jet gas, ditambah gas tambahan mengeluarkan material | Semburan air bertekanan tinggi mengeluarkan bahan limbah |
| Jarak antara nosel dan material dan toleransi maksimum yang diizinkan | Sekitar 0,2″ 0,004″, sensor jarak, regulasi, dan sumbu Z diperlukan | Sekitar 0,12″ 0,04″, sensor jarak, regulasi, dan sumbu Z diperlukan |
| Pengaturan mesin fisik | Sumber laser selalu berada di dalam mesin | Area kerja dan pompa dapat ditempatkan secara terpisah |
| Kisaran ukuran tabel | 8′ x 4′ hingga 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ hingga 13′ x 6,5′ |
| Output sinar tipikal pada benda kerja | 1500 hingga 2600 Watt | 4 hingga 17 kilowatt (4000 bar) |
Aplikasi dan penggunaan proses yang umum
| Subjek | Laser CO2 | Pemotongan jet air |
| Proses tipikal menggunakan | Pemotongan, pengeboran, pengukiran, ablasi, penataan, pengelasan | Pemotongan, ablasi, penataan |
| Pemotongan bahan 3D | Sulit karena panduan balok yang kaku dan pengaturan jarak | Sebagian mungkin terjadi karena energi sisa di belakang benda kerja dihancurkan |
| Bahan yang dapat dipotong melalui proses | Semua logam (kecuali logam yang sangat reflektif), semua plastik, kaca, dan kayu dapat dipotong | Semua bahan dapat dipotong melalui proses ini |
| Kombinasi bahan | Bahan dengan titik leleh yang berbeda hampir tidak dapat dipotong | Mungkin, tapi ada bahaya delaminasi |
| Struktur sandwich dengan rongga | Hal ini tidak mungkin dilakukan dengan laser CO2 | Kemampuan terbatas |
| Memotong material dengan akses terbatas atau terganggu | Jarang memungkinkan karena jarak yang kecil dan kepala pemotongan laser yang besar | Terbatas karena jarak kecil antara nosel dan material |
| Sifat bahan potong yang mempengaruhi proses pengolahan | Karakteristik penyerapan material pada 10,6m | Kekerasan material merupakan faktor kunci |
| Ketebalan material yang pemotongan atau pemrosesannya ekonomis | ~0,12″ hingga 0,4″ tergantung bahannya | ~0,4″ hingga 2,0″ |
| Aplikasi umum untuk proses ini | Pemotongan lembaran baja datar dengan ketebalan sedang untuk pemrosesan lembaran logam | Pemotongan batu, keramik, dan logam dengan ketebalan lebih besar |
Investasi awal dan biaya operasional rata-rata
| Subjek | Laser CO2 | Pemotongan jet air |
| Investasi modal awal yang dibutuhkan | $300.000 dengan pompa 20 kW, dan meja berukuran 6,5′ x 4′ | $300.000+ |
| Bagian yang akan aus | Kaca pelindung, gas nozel, plus filter debu dan partikel | Nosel jet air, nosel pemfokus, dan semua komponen bertekanan tinggi seperti katup, selang, dan segel |
| Konsumsi energi rata-rata sistem pemotongan lengkap | Asumsikan laser CO2 1500 Watt: Penggunaan tenaga listrik: 24-40kW Gas laser (CO2, N2, He): 2-16 l/jam Gas pemotong (O2, N2): 500-2000 l/jam | Asumsikan pompa 20 kW: Penggunaan tenaga listrik: 22-35kW Air: 10 l/jam Abrasif: 36 kg/jam Pembuangan limbah pemotongan |
Ketepatan proses
| Subjek | Laser CO2 | Pemotongan jet air |
| Ukuran minimum celah pemotongan | 0,006″, tergantung pada kecepatan pemotongan | 0,02 inci |
| Penampilan permukaan potongan | Permukaan yang dipotong akan menunjukkan struktur bergaris | Permukaan potongan akan tampak telah diledakkan dengan pasir, tergantung pada kecepatan pemotongan |
| Tingkat tepi potongan agar sejajar sempurna | Baik; kadang-kadang akan menunjukkan tepi kerucut | Bagus; ada efek “berekor” pada kurva jika bahannya lebih tebal |
| Toleransi pemrosesan | Sekitar 0,002″ | Sekitar 0,008″ |
| Tingkat gerinda pada potongan | Hanya terjadi penggerindaan sebagian | Tidak terjadi penggerindaan |
| Tekanan termal material | Deformasi, tempering dan perubahan struktur dapat terjadi pada material | Tidak terjadi tekanan termal |
| Gaya yang bekerja pada material ke arah pancaran gas atau air selama pemrosesan | Pose tekanan gas masalah dengan tipis benda kerja, jarak tidak dapat dipertahankan | Tinggi: komponen tipis dan kecil sehingga hanya dapat diproses hingga tingkat terbatas |
Pertimbangan keselamatan dan lingkungan operasi
| Subjek | Laser CO2 | Pemotongan jet air |
| Keamanan pribadipersyaratan peralatan | Kacamata pengaman pelindung laser tidak mutlak diperlukan | Kacamata pengaman pelindung, pelindung telinga, dan perlindungan terhadap kontak dengan pancaran air bertekanan tinggi diperlukan |
| Produksi asap dan debu selama pemrosesan | Memang terjadi; plastik dan beberapa paduan logam dapat menghasilkan gas beracun | Tidak berlaku untuk pemotongan jet air |
| Polusi suara dan bahayanya | Sangat rendah | Luar biasa tinggi |
| Persyaratan pembersihan mesin karena kekacauan proses | Pembersihan rendah | Pembersihan tinggi |
| Memotong limbah yang dihasilkan oleh proses | Limbah pemotongan terutama berupa debu yang memerlukan ekstraksi dan penyaringan vakum | Limbah pemotongan dalam jumlah besar terjadi karena pencampuran air dengan bahan abrasif |