Kuidas valida lasermaterjoni masin tööstusautomaatikaks?

Lasermaterjoni masinate tüübid ja põhitehnoloogiad

Kiulaseri materjonsüsteemid: kõrge efektiivsus metallitöötluses

Kiudlaserlõiketerasüsteemid toovad metallitöötlemise ettevõtetele reaalseid efektiivsuse parandusi. Need toimivad spetsiaalselt töödeldud optiliste kiudude abil, et luua need võimsad kiired, mida on vajalik juhtivate metallide lõikamiseks. Võrreldes traditsiooniliste CO2-laseritega suudavad need kiudsisusteed lõigata terast, alumiiniumi ja vase sulameid umbes 30 protsenti kiiremini. Lisaks on lõikeservad palju puhtamad ja soojusmõjutatud tsoonid väiksemad. Tugevkehaline ehitus tähendab vähem komponente, mille pärast peab muretsema, võrreldes vanade gaasiliste süsteemidega. See muudab neid väga sobivaks tootmisettevõtetele, kes töötavad pidevalt ja kus masinate töökindluse hoidmine ning tootlikkuse maksimeerimine on kõige olulisem.

CO2-laserlõikurid: Optimaalne jõudlus mitte-metallide ja seguainete puhul

CO2-laserlõikurid töötavad gaaside segu abil, et luua kiiri umbes 10,6 mikroni lainepikkusega, mis sobib eriti hästi mittemetallide ja komposiitmaterjalide lõikamiseks. Need seadmed suudavad puhta viisil lõigata puitu, akrüülplaate, erinevaid plastmaterjale, kangaid ja isegi värvitud pindu, jättes tundlike materjalidele minimaalsed sulamis- või põlemisjäljed. Selle laseri toimimispõhimõte erinevate materjalide suhtes teeb selle eriti sobivaks orgaaniliste materjalide ja kaetud pindadega töötamiseks. Siiski nõuab heade tulemuste saavutamine tähelepanu pööramist sellistele aspektidele nagu korralik ventilatsiooni paigaldus ja abigaasi õige valik vastavalt konkreetsele lõigatavale materjalile, kuna tingimused võivad erinevate projektide ja materjalide vahel märkimisväärselt erineda.

Plasma-laseri hübridsüsteemid: Suurendatud paindlikkus erinevate tööstusrakenduste jaoks

Plasma-laseri hübridsüsteemid ühendavad soojuslõikamise ja laseritehnoloogia ühes seadmes, mis võimaldab töötada kõige paksemate metallilõigetega kuni täiesti õrnate detailidega ilma eraldi masinate vajaduseta. Süsteem suudab liikuda edasi-tagasi plasma-lõikamisest paksudele plaatidele, mille paksus võib ulatuda kuni 150 mm, ning lülituda laserrežiimile siis, kui väikeste komponentide puhul on täpsus kõige olulisem. See tüüpi paindlikkus on hõbeväärtus töökojadele ja tehastele, kes igapäevaselt tegelevad erinevate töödega. Kui ettevõtted liidavad need kaks lõikamismeetodit üheks seadmeks, väheneb nende kulutused varustusele, vabaneb hinnaline töökoja ruum ja muutub kogu tootmine efektiivsemaks. Ideaalne lahendus kohtadele, kus tuleb samas objektis tegeleda nii konstruktsiooniterasest tööde kui ka väiksemate, keerukamate detailidega.

Kiud-, CO2- ja hübridlaserlõikurite võrdlus tööstuskasutuseks

Õige laasersüsteemi valimine põhineb kolmel peamisel teguril: milliseid materjale töödeldakse, kui palju tuleb teha ja mis on operatsiooniliselt kõige olulisem. Kiulaserid on võtnud enamus metallitöötlemistehastest enda kätte, sest need teisendavad elektri valguseks umbes 30% tõhususega, mis on palju parem kui CO2-süsteemide 10–15%. Lisaks nõuavad need kiulaserite seadmed üldiselt vähem hooldust. Teisest küljest pöörduvad paljud tootjad siiski CO2-laserite poole, kui tegemist on plastide, komposiitide või seguainetega, hoolimata sellest, et peegleid tuleb regulaarselt kohandada ja kallid gaasipudelid täita. Hübridlaserite süsteemid pakuvad mitmekesisust erinevate materjalide puhul, kuid kaasa minnes rohkemate hooldusnõuetega. Väljatõmmatuna IMTS 2023. aasta tööstusaruannetest kontrollivad kiulaserid praegu umbes 72% metallitöötlemise turumahust, samas kui CO2-tehnoloogia säilitab oma koha konkreetsetes mittemetallrakendustes, kus teised valikud lihtsalt ei sobi.

Jõudluse ja täpsuse mõjutavate peamiste komponentide hindamine

Laserlõikurite jõudlus ja täpsus sõltuvad kolmest integreeritud alamsüsteemist. Nende kõigi optimeerimine on vajalik usaldusväärseks tööks automaatsetes tootmiskeskkondades.

Laserallikas: Võimsuse sobitamine materjali paksuse nõuetele

Õige laserisoojuse taseme valimine muudab suurt vahet selle suhtes, kui hästi asjad lõigatakse. Kõrgema võimsusega süsteemid, umbes 3 kuni 6 kW, toimetlevad paksude metalllehtedega pingutamata. Samas teevad väiksemad 1 kuni 3 kW seadmed imet õrnate tööde puhul, kus peenikestel materjalidel on vaja puhtaid, täpseid lõikeid ilma liiga palju energiat raiskamata. Võtke näiteks roostevaba teras. Hea 4 kW kiudlaser lõikab üsna vaevata umbes 20 mm paksust. Kuid proovige sama materjali lõikamist üle 12 mm vaid 2 kW seadmega? See ei õnnestu nii hästi. Sobivaks soojuse taseme valimine ei ole oluline mitte ainult selle poolest, et töö saab kiiremini tehtud, vaid see aitab pikas perspektiivis raha kokku hoida, vähendades tarbetut energiakasutust kogu tootmisprotsessi vältel.

CNC juhtsüsteemid: Täpsuse, akuratsuse ja tiheda tolerantsihalduse tagamine

Modernse tootmise südamikus asub CNC-süsteem, mida tihti nimetatakse masina ajuks. Selle töö on tegelikult üsna imeline – see võtab digitaalsed joonised ja teisendab need mikroni täpsusega reaalseteks komponentideks. Paremad süsteemid hõlmavad reaalajas kohandusi, näiteks telgede liikumise kohta, laserite intensiivsuse ja isegi gaaside abivajaduse suhtes. Kõik need kohandused toimuvad lennul, et lõpptooted jääksid kitsesse tolerantsivahemikku ±0,1 mm. Miks see kõik oluline on? No jah, ühtlased osad tähendavad vähem aega veateadete parandamiseks hilisemas etapis. Ja kui tehased töötavad pikki aegu seisma jäämata, võivad need loota kogu aeg sama kvaliteediga osadele, pingutamata.

Abigaasi süsteem: kuidas gaasi valik mõjutab lõikekvaliteeti ja -kiirust

Õige abigase valimine muudab suurt vahet selle suhtes, kui kiiresti materjale lõigatakse, millised on lõikeservad pärast lõikamist ja kui palju operatsioonide käivitamine maksab. Ainevaba lämmastik sobib suurepäraselt roostevaba terase ja alumiiniumi puhul, kus on vaja puhtaid, oksiidivabu servasid, eriti siis, kui osi hiljem keevitatakse või värvidakse. Happi kasutamine kiirendab kindlasti süsinikterase lõikamist tänu protsessi käigus toimuva eksotermilisele reaktsioonile, kuigi pinnale jääb mõni oksiidikiht. Tööde puhul, kus täiuslikkus pole absoluutselt vajalik, sobib hästi ka tihendatud õhk, mis on odavam alternatiiv, kuigi servad ei ole nii ilusad. Õige gase sobitamine võimaldab tööstusettevõtetel oodata lõikamiskiiruse tõusu umbes 30 protsenti ja kulu tarvikute peale väheneb kogemustel ligikaudu veerandiks.

Automaatika ja CNC ühilduvuse integreerimine suumetute tööstusoperatsioonide jaoks

Automaatika integreerimine laserlõikurites pidevaks, järelvalveta tootmiseks

Automaatika võimaldab ööpäevaringselt tootmist, kui integreeritakse robotlaadimine/väljatõrjumine, konveierisüsteemid ja paletivahetajad CNC-juhitavate laserlõikuritega. Need süsteemid tagavad töövoost pidevuse ka tööaegade välisel ajal, vähendades tööjõukulusid ja suurendades läbilaskevõimet kuni 300% võrreldes käsitsi tootmisega – see eelis on eriti oluline kõrge mahtudega tootmiskeskkondades, kus nõutakse järjepidevat väljundit.

Tarkvara ühilduvus ja kasutajasõbralikkus tööstuskeskkondades

Automaatika edukas toimimine sõltub suuresti sellest, kui hästi erinevad tarkvarakomponendid sobivad kokku ning kas liidestamine on kasutajatele arusaadav. Enamik tänapäevaseid laserisüsteeme suudab töödelda levinud CAD/CAM-faile, nagu DXF-, DWG- ja STEP-vormingud, mis tähendab, et joonistuslauast tegelikule tootmisele üleminek on palju sujuvam. Kui operaatoreil on kasutada lihtsasti kasutatavaid platvorme, kulutavad nad vähem aega süsteemi õppimisele ja saavad keerulised disainid programmeeritud palju väiksema vaevaga. Ettevõtted, kes investeerivad ühilduvatesse tarkvaralahendustesse, teevad tavaliselt umbes poole vähem programmeerimisvigu võrreldes neile, kes kasutavad vananenud või mitteühilduvaid tööriistu. Nende tootjate seadistusaeg langeb samuti märkimisväärselt, mõnikord kahandades kaks kolmandikku – see, mis varem võttis tunde, võtab nüüd vaid mõnda minutit.

CNC-süsteemide sünkroonimine tehase automatiseerimise protokollidega (nt Industry 4.0, IoT)

Modernsed laserlõikevarustused töötavad nüüd Industry 4.0 protokollidega, nagu OPC UA ja MTConnect, mis tähendab, et need suudavad reaalajas suhelda MES-i ja ERP-süsteemidega. Nende masinate ühendamise võime toob tootjatele tõsiseid eeliseid. Ennustav hooldus muutub võimalikuks, kui andurid tuvastavad probleeme enne nende tekkimist. Tehnikud saavad probleeme kaugdiagnostiliselt diagnoosida, mitte iga kord tehasepõranda juurde sõites. Ja juhid saavad ülevaate kogu tootmisprotsessi kohta. Kui masinad on osa digitaalsest võrgust, saavad nutikad tehased täieliku läbipaistvuse toorainetest lõpptoodeteni. Osakondade vaheline koordinatsioon paraneb märkimisväärselt, kuna kõikidel on samaaegselt juurdepääs samale informatsioonile.

Täpse automaatika ja operaatori oskuste saadavuse ning koolitusteede tasakaalustamine

Automaatika suurendab kindlasti tootlikkust, kuid selle edukas elluviimine sõltub suuresti sellest, kas töötajad on muutuseks valmis. Paljud tööstuse omanikud silmitsuvad raskustega seoses piisavate tundmuste puudumisega nii traditsiooniliste masinate kui ka kaasaegsete digitaalsete süsteemide kohta. Edukamad ettevõtted investeerivad tavaliselt aega ja raha sobivatesse koolitusprogrammidesse, mis hõlmavad kõike alates põhilistest masinate käsitsemisest kuni keeruliste tarkvaraliideste kasutamise ja probleemide koheseks lahendamiseks vajalike oskuste omandamiseni. Sellised investeeringud tasuvad end tegelikult üsna kiiresti. Tööstusharu aruannete kohaselt saavutavad ettevõtted, kes korraldavad formaalseid koolitusi, oma investeeringute tasuvuse umbes 70% kiiremini kui need, kes selliseid programme ei paku. Lisaks tekib täielikule automatiseerimisele üleminekul ligikaudu pooled võrra vähem tootmiskõrvalekaldeid.

Materjalide ühilduvuse ja tootmise efektiivsuse hindamine

Masina tüübi sobivus peamiste materjalidega: metallid vs mittemetallid

Töödeldav primaarmaterjal mängib olulist rolli õige lõikevarustuse valimisel. Kiudlaserid töötavad paremini peegeldavate metallidega, nagu alumiinium, roostevaba teras ja vask, eriti siis, kui tegemist on õhemate materjalidega alla 10 mm paksuse, tootes kiiremaid lõikeid. Teisest küljest toimivad CO2-laserid üldiselt paremini mittemetalliliste materjalidega, nagu plast, puit, akrüül ja kangas, lootes puhtamaid lõikeid ilma äärte sulamiseta. Need, kes regulaarselt vahelduvad metalli- ja mittemetalliprojektide vahel, võiksid kaaluda hübriidlaserite süsteeme. Need seadmed pakuvad operatiivset paindlikkust, kuid sageli jäävad alla spetsialiseeritud seadmetele, mis on loodud konkreetse materjali liigi jaoks. Paljud töökojad kaaluvad seda otsustes mugavust vastandina lõikamiskiirusele.

Lõikamiskiiruse ja läbilaskevõime optimeerimine materjali tüübi kaupa

Kiirus ei ole kõik, kui tegemist on lõikefunktsiooni tõhususega. Tegurid, nagu materjalide läbistamiseks kuluv aeg, masina kiirenduskiirus ja toimimine materjalide käsitsemisel, mõjutavad kõik seda, kui palju päevas saavutatakse. Kiulaserid sobivad suurepäraselt metallide kiireks läbisõtmiseks, eriti just neile õhukestele lehtmetallidele, mida tootmises nii sageli näeme. Samal ajal suudavad CO2-süsteemid paremini hakkama saada paksemate mittemetalliliste materjalidega, kus soojuse reguleerimine muutub eriti oluliseks. Kui tootjad sobitavad oma masinad õigete materjalidega, täheldatakse tihti üldise seadmeefektiivsuse (OEE) kasvu. Mõned tehased teatavad parandusi umbes 40% võrra võrreldes ajaga, mil nad kasutasid tööle sobimatuid tööriistu. Kui sellest järele mõelda, on see täiesti loogiline.

Täpsuse ja järjepidevuse säilitamine erineva paksusega materjalidel

Järjepidevate kvaliteeditulemuste saavutamine erineva paksusega materjalide töötlemisel sõltub suuresti heast adaptiivsest juhtimissüsteemist. Viimase põlvkonna seadmetes on kasutusel reaalajas anduritehnoloogia koos kohanduvate optiliste seadetega ning neid imetlusväärseid dünaamilisi noozleid, mis suudavad vajadusel muuta nii fookuspunkti kui ka gaasi rõhku. Selle tulemusena tekib palju ühtlasem lõike laius tera kogu pikkuses, samal ajal hoides koonustamisefekte miinimumini, eriti silmatorkavalt erinevate paksuste – õhukeste ja paksemate – metalllehtede lõikamise vahetamisel. Parimate masinate puhul säilitatakse positsiooniline täpsus väga kindlalt, jäädes kogu nende kavandatud töödeldavate paksuste vahemiku ulatuses umbes pluss miinus 0,05 millimeetri piires.

Tööala sobiva suuruse valimine ja tuleviku skaalatavuse planeerimine

Kõrge tootlikkuse ja suurte detailide valmistamise tööala suuruse arvestamine

Töömahutise suurus mõjutab tootmises tehtava töö hulka ja selle, kui efektiivselt asjad käivad. Kui masinatel on suuremad voodid, saavad nad korraga töödelda mitut väiksemat osa, mitte pidevalt ükshaaval laadida ja mahalaadida. See vähendab raiskuajakulu ja võimaldab sama aja jooksul valmistada rohkem detaile. Väga suurte komponentide puhul on piisav ruum ka oluline. Liiga väikesed masinad sundivad töötajaid töötlemise ajal detaile liigutama, mis häirib täpsust ja tähendab sageli hilisemaid lisasamme. Nutikad töökojad vaatavad alati oma praegusi suurimaid detaile ning mõtlevad sellele ette, mis võiks järgmiseks tulla. Oleme näinud palju ettevõtteid, kes on seisma jäänud, kuna on varustuse suuruse valikul eksinud ja kasvuplaanid ei vastanud tegelikkusele.

Laserlõikemasina investeeringu tulevikukindlustamine tootmise arenguga

Tänapäeval on skaleeritavus ettevõtete jaoks üks kõrgemal positsioonil olevaid tegureid suurte seadmete ostmisel. IMTS 2023 viimased andmed näitavad, et umbes kahe kolmandiku tootjate puhul on skaleeritavus eesliinis, kui nad otsivad lasersüsteeme. See on mõistlik, sest enamik tehaseid vajab nii või teisiti tulevikus suuremat võimsust. Otsige masinaid, mis on loodud modulaarse disainiga, võimaldades hilisemat võimsuse suurendamist, rohkem automatiseerimisvõimalusi ning mida saab varustada pidevalt täiustuva tarkvaraga. Ettevalmistused Industry 4.0 jaoks pole lihtsalt küsimus sellest, kuidas jääda arengutrendidele ees. Masinad, mis hästi koostööd teevad nutikate tootmislahendustega, kestavad tavaliselt kauem tööpingil, mis tähendab, et täna tehtud investeering ei kao ära niivõrd kiiresti, kui homne ärieesmärgid muutuvad.

KKK

Millised on artiklis arutletud peamised laserlõikurite tüübid?

Peamised arutlusel olevad laserlõikepuurid hõlmavad kiudlaserlõike süsteeme, CO2-laserlõikuri ja plasmapluss-laser hübridsüsteeme.

Kuidas erinevad kiudlaseri süsteemid CO2-lasertest?

Kiudlaseri süsteemid on efektiivsemad, eriti metallitöötlemisel, teisendades elektrienergia valguseks umbes 30% tõhususega ning pakkudes kiiremaid lõikeaegu. CO2-lasereid kasutatakse paremini mittemetallide ja seguainete puhul ning nende hooldus vajab regulaarseid hooldustöid.

Millised materjalid sobivad kõige paremini hübridlaseri süsteemidele?

Hübridlaseri süsteemid pakuvad operatsioonilist paindlikkust, mistõttu sobivad need töökohtadele, kus töödeldakse nii metalle kui ka mittemetalle, kuigi nad ei pruugi saavutada sama tõhusust nagu ühe materjali liiki jaoks loodud spetsialiseeritud seadmete puhul.

Mis tegurid mõjutavad laserlõikamisel abigassi valikut?

Abigassi valik mõjutab lõikekiirust, servade kvaliteeti ja tootmiskulusid. Aineeril tekivad puhtad servad, mis sobivad hästi keevitamiseks või värvimiseks, hapnik kiirendab lõikamist, kuid jätab pinnale oksüdatsioonijäljed, samas kui tihendatud õhk on odavam valik, kuid halvema servade kvaliteediga.

Kuidas parandab automatiseerimine laserlõike efektiivsust?

Automaatika vähendab töökulusid, suurendab läbilaskevõimet ja tagab järjepideva väljundit komponentide abil, nagu robotlaadimine/väljalaadimine ja konveierisüsteemid, võimaldades pidevat tootmist, eriti oluline suurtootmises.