Kegiatan manufaktur laser saat ini meliputi pemotongan, pengelasan, perlakuan panas, pelapisan, pengendapan uap, pengukiran, penggoresan, pemangkasan, anil, dan pengerasan kejut. Proses manufaktur laser bersaing baik secara teknis dan ekonomi 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 bahan menggunakan semburan air bertekanan setinggi 60.000 pon per inci persegi (psi). Seringkali, air dicampur dengan bahan abrasif seperti garnet yang memungkinkan lebih banyak bahan dipotong dengan rapi untuk menutup toleransi, tepat dan dengan hasil akhir yang bagus. Jet air mampu memotong banyak bahan industri termasuk baja tahan karat, Inconel, titanium, aluminium, baja perkakas, keramik, granit, dan pelat baja. Proses ini menghasilkan kebisingan yang signifikan.
Tabel berikut ini berisi perbandingan pemotongan logam menggunakan proses pemotongan laser CO2 dan proses pemotongan water jet pada industri pengolahan material.
§ Perbedaan proses yang mendasar
§ Aplikasi dan penggunaan proses yang umum
§ Investasi awal dan biaya operasional rata-rata
§ Ketepatan proses
§ Pertimbangan keselamatan dan lingkungan pengoperasian
Perbedaan proses yang mendasar
| Subjek | Laser Co2 | Pemotongan jet air |
| Metode pemberian energi | Cahaya 10,6 m (jarak inframerah jauh) | Air |
| Sumber energi | laser gas | Pompa bertekanan 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 | Jet air bertekanan tinggi mengeluarkan material limbah |
| Jarak antara nosel dan material dan toleransi maksimum yang diijinkan | 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 terletak di dalam mesin | Area kerja dan pompa dapat ditempatkan secara terpisah |
| Rentang ukuran meja | 8′ x 4′ hingga 20′ x 6,5′ | 8′ x 4′ hingga 13′ x 6,5′ |
| Keluaran 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 |
| Penggunaan proses yang khas | Pemotongan, pengeboran, pengukiran, ablasi, penataan, pengelasan | Pemotongan, ablasi, penataan |
| Pemotongan bahan 3D | Sulit karena panduan balok yang kaku dan pengaturan jarak | Mungkin sebagian karena energi sisa di belakang benda kerja dimusnahkan |
| Bahan dapat dipotong melalui proses | Semua logam (tidak termasuk logam yang sangat reflektif), semua plastik, kaca, dan kayu dapat dipotong | Semua bahan dapat dipotong dengan proses ini |
| Kombinasi bahan | Bahan dengan titik leleh berbeda hampir tidak dapat dipotong | Mungkin saja, tapi ada bahaya delaminasi |
| Struktur sandwich dengan rongga | Hal ini tidak mungkin dilakukan dengan laser CO2 | Kemampuan terbatas |
| Memotong bahan dengan akses terbatas atau terganggu | Jarang dapat dilakukan karena jarak yang kecil dan kepala pemotongan laser yang besar | Terbatas karena kecilnya jarak antara nosel dan material |
| Sifat bahan yang dipotong yang mempengaruhi pemrosesan | Karakteristik serapan material pada kedalaman 10,6m | Kekerasan material adalah faktor kuncinya |
| Ketebalan bahan yang pemotongan atau pemrosesannya ekonomis | ~0,12″ hingga 0,4″ tergantung bahannya | ~0,4″ hingga 2,0″ |
| Aplikasi umum untuk proses ini | Pemotongan baja lembaran 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 |
| Diperlukan investasi modal awal | $300,000 dengan pompa 20 kW, dan meja 6,5′ x 4′ | $300.000+ |
| Bagian yang akan aus | Kaca pelindung, gas nozel, ditambah filter debu dan partikel | Nosel jet air, nosel pemfokusan, dan semua komponen bertekanan tinggi seperti katup, selang, dan segel |
| Konsumsi energi rata-rata dari sistem pemotongan lengkap | Asumsikan laser CO2 1500 Watt: Penggunaan daya listrik: 24-40kW Gas laser (CO2, N2, He): 2-16 liter/jam Pemotongan gas (O2, N2): 500-2000 l/jam | Asumsikan pompa 20 kW: Penggunaan daya listrik: 22-35kW Air: 10 l/jam Abrasif: 36 kg/jam Pembuangan sisa pemotongan |
Ketepatan proses
| Subjek | Laser Co2 | Pemotongan jet air |
| Ukuran minimum celah pemotongan | 0,006″, tergantung kecepatan potong | 0,02″ |
| Potong tampilan permukaan | Permukaan potongan akan menunjukkan struktur lurik | Permukaan potongan akan tampak seperti terkena ledakan pasir, tergantung pada kecepatan pemotongan |
| Derajat potongan tepi hingga sejajar sempurna | Bagus; kadang-kadang akan menunjukkan tepi berbentuk kerucut | Bagus; ada efek “berekor” pada kurva jika menggunakan bahan yang lebih tebal |
| Toleransi pemrosesan | Sekitar 0,002″ | Sekitar 0,008″ |
| Tingkat rasa terbakar pada potongan | Hanya terjadi pembakaran sebagian | Tidak terjadi pembakaran |
| Tegangan termal material | Deformasi, temper dan perubahan struktural dapat terjadi pada material | Tidak ada tekanan termal yang terjadi |
| Gaya yang bekerja pada material searah dengan aliran gas atau air selama pemrosesan | Pose tekanan gas masalah dengan kurus benda kerja, jarak tidak dapat dipertahankan | Tinggi: bagian yang tipis dan kecil hanya dapat diproses sampai tingkat tertentu |
Pertimbangan keselamatan dan lingkungan pengoperasian
| Subjek | Laser Co2 | Pemotongan jet air |
| Keamanan pribadipersyaratan peralatan | Kacamata pengaman pelindung laser tidak mutlak diperlukan | Kacamata pengaman pelindung, pelindung telinga, dan pelindung terhadap kontak dengan pancaran air bertekanan tinggi diperlukan |
| Produksi asap dan debu selama pemrosesan | Apakah terjadi; plastik dan beberapa paduan logam dapat menghasilkan gas beracun | Tidak berlaku untuk pemotongan jet air |
| Polusi suara dan bahayanya | Sangat rendah | Sangat tinggi |
| Persyaratan pembersihan mesin karena kekacauan proses | Pembersihan rendah | Pembersihan tinggi |
| Memotong limbah yang dihasilkan oleh proses tersebut | Pemotongan limbah terutama dalam bentuk debu yang memerlukan ekstraksi dan penyaringan vakum | Limbah pemotongan dalam jumlah besar terjadi karena pencampuran air dengan bahan abrasif |