مزایا و کاربردهای برش و حکاکی لیزری

برخلاف روش های سنتی حکاکی و برش، حکاکی و برش لیزری شامل قطعات ابزاری نمی شود که با سطح مورد نظر در تماس باشند، درعوض اشعه لیزر به سمت مواد هدایت شده و باعث تبخیر یا تغییر رنگ آن می شود و اثری دائمی بر جای می گذارد. روش های برش و حکاکی لیزری به دلیل دقت، سرعت و تطبیق پذیری محبوبیت پیدا کرده و آنها را به انتخابی ارجح برای بسیاری از صنایع از جمله تولید، تبلیغات و هنر و ... تبدیل کرده است.

تکنولوژی های حکاکی و برش لیزری در اواسط قرن بیستم و به دنبال توسعه خود لیزر در سال 1960 توسط تئودور اچ میمن آغاز شد. در ابتدا از لیزر در تحقیقات علمی و کاربردهای نظامی استفاده می شد، با این حال دیری نپایید که صنایع به پتانسیل لیزر در پردازش مواد پی بردند و شروع به کشف استفاده از آنها در حکاکی و برش کردند. در مراحل اولیه حکاکی و برش لیزری یک فرآیند پیچیده و پرهزینه بود که عمدتاً در کاربردهای صنعتی استفاده می شد، زیرا ماشین ها بزرگ بودند، به قدرت قابل توجهی نیاز داشتند و کنترل محدودی بر فرآیند حکاکی و برش داشتند. در طول سال ها، این فناوری با پیشرفت هایی در قدرت لیزر، سیستم های کنترل و نرم افزار به طور قابل توجهی تکامل یافته است.

دستگاه های حکاکی لیزری مدرن جمع و جور هستند، به قدرت کمتری نیاز دارند و کنترل دقیقی بر فرآیند حکاکی دارند، این کاربرد آنها را به طیف گسترده ای از مواد از جمله چوب، شیشه، پلاستیک و حتی پارچه گسترش داده است. در واقع حکاکی لیزری یک تکنیک چاپ مدرن است که از لیزر برای حکاکی یا علامت گذاری سطح یک شی استفاده می کند. حکاکی لیزری با ارسال یک پرتو لیزر پرقدرت به سطح ماده کار می کند، گرمای لیزر باعث تبخیر یا تغییر مواد شده و بر آن اثر می گذارد؛ این فرآیند توسط یک کامپیوتر کنترل می شود که پرتو لیزر را مطابق با الگوی حکاکی هدایت می کند. سرعت و قدرت لیزر را می توان برای کنترل عمق حکاکی تنظیم کرد که امکان سفارشی سازی بالایی را فراهم می کند و حکاکی لیزری را برای طیف گسترده ای از کاربردها مناسب می کند. نتیجه این روش حکاکی، نشانه ای دائمی با وضوح بالاست که در برابر سایش و پارگی مقاوم است. فرآیند حکاکی لیزری را می توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد:

1- ایجاد طراحی: این کار معمولاً با استفاده از نرم افزارهای طراحی گرافیکی انجام می شود ومی تواند متن، لوگو، تصویر یا هر الگوی دیگری باشد و در انتها به قالبی تبدیل می شود که دستگاه حکاکی لیزری بتواند آن را بشناسد.

2- حکاکی: در این مرحله دستگاه با فرایند گفته شده، حکاکی را انجام می دهد که نتیجه آن دائمی خواهد بود.

3- تمیز کردن: پس از فرآیند حکاکی، مواد اغلب با بقایای مواد تبخیر شده پوشیده می شوند که باید تمیز شود تا حکاکی نهایی نمایان شود.

امروزه دستگاه های برش لیزری سیستم های کنترل عددی کامپیوتری پیشرفته (CNC) را یکپارچه می کنند و برش دقیق خودکار را در صنایع مختلف ممکن می سازند. برش لیزری یک فرآیند ساخت دقیق و همه کاره است که از پرتو لیزر متمرکز برای برش مواد با دقت بالا استفاده می کند. برش لیزری به دلیل توانایی آن در برش اشکال پیچیده به سرعت و با حداقل ضایعات مواد، در صنایع مختلف، از خودرو گرفته تا هوافضا، جای خود را پیدا می کند. این فرآیند شامل هدایت یک لیزر پرقدرت از طریق اپتیک به یک سر برش است، جایی که به یک پرتو متمرکز می شود که قادر به ذوب، سوزاندن یا تبخیر مواد در مسیر خود می باشد.

برش و حکاکی لیزری یک فناوری همه کاره است که قادر به پردازش طیف وسیعی از مواد است که هر کدام خواص و کاربردهای منحصر به فردی دارند. درک مناسب بودن مواد مختلف برای حکاکی و برش لیزری برای بهینه سازی فرآیندهای تولید و دستیابی به نتایج مطلوب بسیار مهم است، در ادامه موادی که معمولاً استفاده می شود، ارائه شده:

•  فلزات: فلزاتی که می توان روی آنها حکاکی و برش لیزری انجام داد شامل فولاد، آلومینیوم، و آلیاژها هستند.

•  پلاستیک: پلاستیک هایی مانند اکریلیک، پلی کربنات و پی وی سی به دلیل تطبیق پذیری و سهولت دستکاری برای برش و حکاکی لیزری ایده آل هستند.

•  چوب: چوب هایی مانند تخته سه لا، ام دی اف و چوب های سخت به عنوان یک ماده اصلی در کاربردهای حکاکی و برش لیزری هستند که به دلیل زیبایی طبیعی و تطبیق پذیری ساختاری آن ارزشمند است.

•  پارچه ها: پارچه هایی مانند پنبه، پلی استر و نایلون به طور فزاینده ای با استفاده از برش لیزری برای کاربردهای نساجی پردازش می شوند.

•  محصولات کاغذی: محصولات کاغذی و مقوا از توانایی حک و برش لیزری برای ایجاد الگوهای پیچیده و برش های دقیق بدون تماس فیزیکی بهره می برند و اعوجاج مواد را به حداقل می رساند.

•  فوم: مواد فومی مانند پلی اورتان و تخته هایی با هسته فوم به راحتی با استفاده از فناوری لیزر شکل داده و برش داده می شوند.

•  شیشه: تکنیک های حکاکی و برش لیزری برای پردازش شیشه اقتباس شده و حک و برش دقیق را با حداقل ترک ارائه می دهد.

•  سرامیک: فناوری های پیشرفته لیزری، برش و حکاکی دقیق سرامیک ها را امکان پذیر میکند و قابلیت های تولید را در صنایعی مانند الکترونیک، هوافضا و سرامیک های هنری افزایش می دهد.

•  لاستیک: مواد لاستیکی از جمله سیلیکون و نئوپرن به دلیل خاصیت ارتجاعی و دوام برای برش و حکاکی لیزری مناسب هستند.

•  چرم: حک و برش با لیزر به طور فزاینده ای در چرم کاری برای درج طرح و علائم و برش دقیق و جزئیات پیچیده استفاده می شود.

حکاکی و برش لیزری یک فناوری دقیق و همه کاره است، اما همه مواد برای این فرآیند مناسب نیستند؛ درک اینکه از کدام مواد باید اجتناب کرد برای اطمینان از ایمنی، حفظ یکپارچگی دستگاه و دستیابی به نتایج بهینه بسیار مهم است. موادی که در ادامه نام برده می شود نباید در دستگاه های برش و حکاکی لیزری استفاده شوند:

•  ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن): این ماده هنگام حک یا برش با لیزر دودهای سمی منتشر می کند و خطراتی برای سلامتی ایجاد می کند.

•  PVC (پلی وینیل کلراید): گاز کلر آزاد می کند که هم برای دستگاه برش و حکاکی لیزری و هم برای اپراتور خطرناک است.

•  PC (پلی کربنات): هنگامی که در معرض دمای بالا قرار می گیرد، ذوب می شود و بخارات مضر تولید می کند.

•  HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا): انرژی لیزر را به راحتی جذب نمی کند که منجر به کیفیت پایین برش می شود.

•  فایبرگلاس چند لایه: حاوی چسب ها و پوشش هایی است که می تواند به اپراتور لیزر آسیب برساند و انتشارات مضر ایجاد کند.

•  PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن): با حرارت دادن، گازهای سمی از جمله ترکیبات فلوئور را آزاد می کند.

•  فلزات انعکاسی: نور لیزر را منعکس می کند، راندمان حکاکی و برش را کاهش می دهد و به طور بالقوه به دستگاه آسیب می رساند.

حکاکی لیزری به دلیل تطبیق پذیری و دقت آن، کاربردهای گسترده ای دارد. در صنایع تولیدی، از حکاکی لیزری برای علامت گذاری قطعات با شماره سریال، بارکد و آرم استفاده می شود، در صنعت تبلیغات برای ایجاد اقلام تبلیغاتی و تابلو به کار گرفته می شود. در هنر و صنایع دستی، برای ایجاد اقلام شخصی و طرح های پیچیده از حک لیزری استفاده می شود، همچنین در ساخت جواهرات، ساعت، ظروف تزئینی و اقلام هدیه نیز این روش را استفاده می کنند. قطعات پزشکی و الکترونیکی به ویژه در مواقع پر استرس نیاز به شناسایی آسان و دقیق دارند، برای اطمینان از اینکه این قطعات قابل شناسایی هستند، بسیاری از تولیدکنندگان انتخاب می کنند که در زمان ساخت آنها را با استفاده از حکاکی لیزری علامت گذاری کنند.

برش لیزری به دلیل توانایی اش در ارائه برش های دقیق و طرح های پیچیده، کاربردهای متنوعی در صنایع متعدد پیدا می کند که مهمترین آنها عبارتند از:

✓ در صنعت خودرو برای برش قطعات پیچیده از ورق فلز، مانند اجزای شاسی و پانل های داخلی استفاده می شود.

✓ برش دقیق بردهای مدار و ریز اجزاء از مواد مختلف مانند پلاستیک و فلز در صنعت الکترونیک.

✓ برش لیزری برای ساخت قطعات سبک وزن و با استحکام بالا از جمله پره های توربین و پانل های بدنه در هوافضا حیاتی است.

✓ کاربرد برش لیزری برای ساخت ابزارهای جراحی و ایمپلنت های پزشکی که دقت و زیست سازگاری را تضمین می کند، مهم است.

✓ تهیه مدل ها و نمونه های اولیه از اکریلیک یا چوب برای شرکت های معماری و برنامه ریزان شهری با برش لیزری انجام می شود.

✓ برش لیزری برای برش پارچه با الگوها و طرح های پیچیده، افزایش بهره وری در تولید پوشاک را سبب می شود.

✓ برش لیزری پیچیده فلزات گرانبها مانند طلا و نقره برای ایجاد قطعات جواهرات دقیق.

✓ برش لوگوها و علائم از موادی مانند اکریلیک و فولاد ضد زنگ برای اهداف برندسازی و تبلیغات.

✓ برای برش دقیق چوب و روکش برای قطعات مبلمان و کابینت سفارشی از برش لیزری استفاده می شود.

✓ هنرمندان و طراحان از برش لیزری برای ایجاد مجسمه ها، تاسیسات و قطعات تزئینی پیچیده استفاده می کنند.

مزایای زیادی برای فناوری حکاکی برش لیزری وجود دارد، اینها شامل موارد زیر هستند:

✓ دقت بالا: حک و برش های لیزری حتی در پیچیده ترین طرح ها نیز فوق العاده دقیق هستند.

✓ سرعت بالا: اگرچه سرعت حک و برش لیزری بر اساس نوع مواد و ضخامت آنها متفاوت است، اما این فرآیند را می توان در سرعت های بالا انجام داد.

✓ اتوماسیون: برش و حکاکی لیزری نیازی به لمس جسم در حین کار ندارد، بنابراین احتمال آسیب دیدن محصول را کاهش می دهد.

✓ تطبیق پذیری: دستگاه های حکاکی و برش لیزری می توانند روی طیف وسیعی از مواد مختلف کار انجام دهند.

✓ بدون هزینه جانبی: دستگاه های حک و برش لیزری ب ابزار اضافی یا نگهدارنده کار نیاز ندارند.

✓ سفارشی سازی: برش و حکاکی لیزری نه تنها دقت و کیفیت بالایی را ارائه می دهند، بلکه امکان سفارشی سازی هر طرحی را نیز فراهم می کنند.