היישום של טכנולוגיית חיתוך לייזר סיבים בתעשייה הוא עדיין רק לפני כמה שנים. חברות רבות הבינו את היתרונות של לייזר סיבים. עם השיפור המתמיד של טכנולוגיית החיתוך, חיתוך לייזר סיבים הפך לאחת הטכנולוגיות המתקדמות בתעשייה. בשנת 2014, לייזרי סיבים עלו על לייזר CO2 כחלק הגדול ביותר של מקורות הלייזר.
טכניקות חיתוך פלזמה, להבה ולייזר נפוצות במספר שיטות חיתוך אנרגיה תרמית, בעוד חיתוך לייזר מספק את יעילות החיתוך הטובה ביותר, במיוחד עבור תכונות עדינות וחיתוך חורים ביחסי קוטר לעובי של פחות מ-1:1. לכן, טכנולוגיית חיתוך לייזר היא גם השיטה המועדפת לחיתוך עדין קפדני.
חיתוך בלייזר סיבים זכה לתשומת לב רבה בתעשייה מכיוון שהוא מספק גם מהירות חיתוך ואיכות הניתנת להשגה בחיתוך לייזר CO2, ומפחית משמעותית את עלויות התחזוקה והתפעול.
היתרונות של חיתוך סיבים בלייזר
לייזרים סיבים מציעים למשתמשים את עלויות התפעול הנמוכות ביותר, את איכות האלומה הטובה ביותר, את צריכת החשמל הנמוכה ביותר ואת עלויות התחזוקה הנמוכות ביותר.
היתרון החשוב והמשמעותי ביותר של טכנולוגיית חיתוך סיבים צריך להיות היעילות האנרגטית שלה. עם מודולים דיגיטליים מלאים של סיב לייזר ועיצוב יחיד, למערכות חיתוך לייזר סיבים יש יעילות המרה אלקטרו-אופטית גבוהה יותר מחיתוך לייזר פחמן דו חמצני. עבור כל יחידת כוח של מערכת חיתוך פחמן דו חמצני, הניצול הכללי בפועל הוא כ-8% עד 10%. עבור מערכות חיתוך לייזר סיבים, המשתמשים יכולים לצפות ליעילות אנרגיה גבוהה יותר, בין 25% ל-30%. במילים אחרות, מערכת החיתוך בסיבים אופטיים צורכת בערך פי שלושה עד חמישה פחות אנרגיה ממערכת חיתוך הפחמן הדו חמצני, וכתוצאה מכך לעלייה ביעילות האנרגטית של יותר מ-86%.
ללייזרי סיבים יש מאפיינים של אורך גל קצר המגבירים את קליטת הקרן על ידי חומר החיתוך ויכולים לחתוך חומרים כמו פליז ונחושת וכן חומרים לא מוליכים. אלומה מרוכזת יותר מייצרת פוקוס קטן יותר ועומק מיקוד עמוק יותר, כך שלייזרי סיבים יכולים לחתוך במהירות חומרים דקים יותר ולחתוך חומרים בעובי בינוני בצורה יעילה יותר. בעת חיתוך חומרים בעובי של עד 6 מ"מ, מהירות החיתוך של מערכת חיתוך בלייזר בסיבי 1.5kW שווה למהירות החיתוך של מערכת חיתוך לייזר CO2 בנפח 3kW. מכיוון שעלות התפעול של חיתוך סיבים נמוכה מהעלות של מערכת חיתוך פחמן דו חמצני קונבנציונלית, ניתן להבין זאת כעלייה בתפוקה וירידה בעלות המסחרית.
יש גם בעיות תחזוקה. מערכות לייזר גז פחמן דו חמצני דורשות תחזוקה שוטפת; מראות דורשות תחזוקה וכיול, והמהודים דורשים תחזוקה שוטפת. מצד שני, פתרונות חיתוך בלייזר בסיבים אינם דורשים כמעט תחזוקה. מערכות חיתוך לייזר בפחמן דו חמצני דורשות פחמן דו חמצני כגז לייזר. בשל טוהר גז הפחמן הדו חמצני, החלל מזוהם ויש לנקות אותו באופן קבוע. עבור מערכת CO2 מרובת קילוואט, זה עלה לפחות 20,000 $ לשנה. בנוסף, קיצוצים רבים של פחמן דו חמצני דורשים טורבינות ציריות מהירות כדי לספק גז לייזר, בעוד שטורבינות דורשות תחזוקה ושיפוץ. לבסוף, בהשוואה למערכות חיתוך פחמן דו חמצני, פתרונות חיתוך סיבים הם קומפקטיים יותר ומשפיעים פחות על הסביבה האקולוגית, ולכן נדרש פחות קירור וצריכת האנרגיה מופחתת באופן משמעותי.
השילוב של פחות תחזוקה ויעילות אנרגטית גבוהה יותר מאפשר לחיתוך בלייזר סיבים לפלוט פחות פחמן דו חמצני וידידותי יותר לסביבה ממערכות חיתוך לייזר בפחמן דו חמצני.
לייזרים סיבים משמשים במגוון רחב של יישומים, לרבות תקשורת סיבים אופטיים בלייזר, בניית ספינות תעשייתית, ייצור רכב, עיבוד גיליונות, חריטת לייזר, מכשור רפואי ועוד. עם ההתפתחות המתמשכת של הטכנולוגיה, תחום היישום שלה עדיין מתרחב.
כיצד פועלת מכונת חיתוך לייזר סיבים - עקרון פולט אור בלייזר סיבים