لم يمضِ على تطبيق تقنية القطع بالليزر الليفي في الصناعة سوى بضع سنوات. وقد أدركت العديد من الشركات مزايا هذه التقنية. ومع التطور المستمر لتقنية القطع، أصبح القطع بالليزر الليفي من أكثر التقنيات تقدماً في هذا المجال. وفي عام ٢٠١٤، تفوقت تقنية الليزر الليفي على تقنية ليزر ثاني أكسيد الكربون لتصبح المصدر الليزري الأكبر.
تُعد تقنيات القطع بالبلازما واللهب والليزر شائعة في العديد من طرق القطع التي تعتمد على الطاقة الحرارية، بينما يوفر القطع بالليزر أفضل كفاءة في القطع، خاصةً للقطع الدقيق والثقوب التي تقل نسبة قطرها إلى سمكها عن 1:1. لذلك، تُعد تقنية القطع بالليزر أيضًا الطريقة المفضلة للقطع الدقيق للغاية.
حظي القطع بالليزر الليفي باهتمام كبير في الصناعة لأنه يوفر سرعة وجودة قطع مماثلة لتلك التي يوفرها القطع بالليزر CO2، ويقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة والتشغيل.
مزايا القطع بالليزر الليفي
توفر ليزرات الألياف للمستخدمين أقل تكاليف تشغيل، وأفضل جودة للشعاع، وأقل استهلاك للطاقة، وأقل تكاليف صيانة.
تُعدّ كفاءة استهلاك الطاقة الميزة الأهم والأكثر أهمية لتقنية القطع بالألياف. فبفضل وحدات الليزر الليفي الرقمية المتكاملة ذات الحالة الصلبة والتصميم الموحد، تتمتع أنظمة القطع بالليزر الليفي بكفاءة تحويل كهروضوئي أعلى من أنظمة القطع بالليزر الكربوني. ففي نظام القطع بالليزر الكربوني، يبلغ معدل الاستخدام الفعلي للطاقة حوالي 8% إلى 10%. أما في أنظمة القطع بالليزر الليفي، فيمكن للمستخدمين توقع كفاءة طاقة أعلى تتراوح بين 25% و30%. بعبارة أخرى، يستهلك نظام القطع بالألياف الضوئية طاقة أقل بثلاث إلى خمس مرات من نظام القطع بالليزر الكربوني، مما يؤدي إلى زيادة في كفاءة الطاقة تتجاوز 86%.
تتميز ليزرات الألياف بخصائص طول موجي قصير تزيد من امتصاص المادة المراد قطعها للشعاع، مما يُمكّنها من قطع مواد مثل النحاس الأصفر والنحاس الأحمر، بالإضافة إلى المواد غير الموصلة. ينتج عن الشعاع الأكثر تركيزًا بؤرة أصغر وعمق بؤري أكبر، مما يسمح لليزر الألياف بقطع المواد الرقيقة بسرعة، وقطع المواد متوسطة السماكة بكفاءة أعلى. عند قطع مواد يصل سمكها إلى 6 مم، تُعادل سرعة القطع لنظام ليزر الألياف بقدرة 1.5 كيلوواط سرعة القطع لنظام ليزر ثاني أكسيد الكربون بقدرة 3 كيلوواط. ونظرًا لانخفاض تكلفة تشغيل ليزر الألياف مقارنةً بنظام ليزر ثاني أكسيد الكربون التقليدي، يُمكن تفسير ذلك بزيادة الإنتاجية وانخفاض التكلفة التجارية.
توجد أيضًا مشكلات تتعلق بالصيانة. تتطلب أنظمة ليزر غاز ثاني أكسيد الكربون صيانة دورية؛ فالمرايا تحتاج إلى صيانة ومعايرة، وكذلك الرنانات. في المقابل، لا تتطلب حلول قطع الليزر الليفي أي صيانة تقريبًا. تعتمد أنظمة قطع الليزر بثاني أكسيد الكربون على ثاني أكسيد الكربون كغاز ليزر. ونظرًا لنقاء غاز ثاني أكسيد الكربون، يكون التجويف ملوثًا ويحتاج إلى تنظيف دوري. بالنسبة لنظام ثاني أكسيد الكربون متعدد الكيلوواط، تصل تكلفة ذلك إلى 20,000 دولار أمريكي على الأقل سنويًا. إضافةً إلى ذلك، تتطلب العديد من عمليات القطع بثاني أكسيد الكربون توربينات محورية عالية السرعة لتوفير غاز الليزر، بينما تحتاج هذه التوربينات إلى صيانة وتجديد. أخيرًا، بالمقارنة مع أنظمة القطع بثاني أكسيد الكربون، تُعد حلول القطع الليفي أكثر إحكامًا وأقل تأثيرًا على البيئة، مما يقلل الحاجة إلى التبريد ويخفض استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ.
إن الجمع بين الصيانة الأقل وكفاءة الطاقة الأعلى يسمح لقطع الألياف بالليزر بانبعاث كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون وهو أكثر ملاءمة للبيئة من أنظمة قطع الليزر بثاني أكسيد الكربون.
تُستخدم ليزرات الألياف في نطاق واسع من التطبيقات، بما في ذلك اتصالات الألياف الضوئية الليزرية، وبناء السفن الصناعية، وصناعة السيارات، ومعالجة الصفائح المعدنية، والنقش بالليزر، والأجهزة الطبية، وغيرها. ومع التطور المستمر للتكنولوجيا، يتسع نطاق تطبيقاتها باستمرار.
كيف تعمل آلة القطع بالليزر الليفي - مبدأ انبعاث ضوء الليزر الليفي