היישום של טכנולוגיית חיתוך לייזר סיבים בתעשייה הוא רק לפני מספר שנים. חברות רבות הבינו את היתרונות של לייזרי סיבים. עם השיפור המתמיד של טכנולוגיית החיתוך, חיתוך לייזר סיבים הפך לאחת הטכנולוגיות המתקדמות ביותר בתעשייה. בשנת 2014, לייזרי סיבים עקפו את לייזרי CO2 כמקור הלייזר הגדול ביותר.
טכניקות חיתוך פלזמה, להבה ולייזר נפוצות במספר שיטות חיתוך באנרגיה תרמית, בעוד שחיתוך לייזר מספק את יעילות החיתוך הטובה ביותר, במיוחד עבור חיתוך מאפיינים עדינים וחורים עם יחס 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 משום שהוא מספק גם מהירות חיתוך וגם איכות שניתן להשיג באמצעות חיתוך בלייזר CO2, ומפחית משמעותית את עלויות התחזוקה והתפעול.
יתרונות חיתוך לייזר סיבים
לייזרי סיבים מציעים למשתמשים את עלויות התפעול הנמוכות ביותר, את איכות הקרן הטובה ביותר, את צריכת החשמל הנמוכה ביותר ואת עלויות התחזוקה הנמוכות ביותר.
היתרון החשוב והמשמעותי ביותר של טכנולוגיית חיתוך סיבים צריך להיות יעילות האנרגיה שלה. עם מודולים דיגיטליים שלמים של לייזר סיבים במצב מוצק 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, משתמשים יכולים לצפות ליעילות אנרגיה גבוהה יותר, בין 25% ל-30%. במילים אחרות, מערכת חיתוך הסיבים האופטיים צורכת פי שלושה עד חמישה פחות אנרגיה ממערכת חיתוך פחמן דו-חמצני, וכתוצאה מכך עלייה ביעילות האנרגיה של יותר מ-86%.
ללייזרי סיבים יש מאפייני אורך גל קצר המגבירים את בליעת הקרן על ידי חומר החיתוך ויכולים לחתוך חומרים כמו פליז ונחושת כמו גם חומרים שאינם מוליכים. קרן מרוכזת יותר מייצרת מיקוד קטן יותר ועומק מיקוד עמוק יותר, כך שליזרי 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 לייזר סיבים בהספק של 1.5 קילוואט שווה למהירות החיתוך של מערכת חיתוך לייזר CO2 בהספק של 3 קילוואט. מכיוון שעלות התפעול של חיתוך סיבים נמוכה יותר מעלות מערכת חיתוך פחמן דו-חמצני קונבנציונלית, ניתן להבין זאת כעלייה בתפוקה וירידה בעלות המסחרית.
ישנן גם בעיות תחזוקה. מערכות לייזר המבוססות על גז פחמן דו-חמצני דורשות תחזוקה שוטפת; מראות דורשות תחזוקה וכיול, והרזונטורים דורשים תחזוקה שוטפת. מצד שני, פתרונות חיתוך בלייזר סיבים כמעט ואינם דורשים תחזוקה. מערכות חיתוך בלייזר פחמן 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 קילוואטים, עלות זו היא לפחות 20,000 דולר בשנה. בנוסף, חיתוכים רבים המבוססים על פחמן דו-חמצני דורשים טורבינות ציריות במהירות גבוהה כדי לספק גז לייזר, בעוד שטורבינות דורשות תחזוקה ושיפוץ. לבסוף, בהשוואה למערכות חיתוך פחמן דו-חמצני, פתרונות חיתוך סיבים הם קומפקטיים יותר ובעלי השפעה פחותה על הסביבה האקולוגית, כך שנדרש פחות קירור וצריכת האנרגיה מופחתת משמעותית.
השילוב של פחות תחזוקה ויעילות אנרגטית גבוהה יותר מאפשר לחיתוך בלייזר סיבים לפלוט פחות פחמן דו-חמצני והוא ידידותי יותר לסביבה ממערכות חיתוך בלייזר עם פחמן דו-חמצני.
לייזרי סיבים משמשים במגוון רחב של יישומים, כולל תקשורת סיבים אופטיים בלייזר, בניית ספינות תעשייתיות, ייצור רכב, עיבוד יריעות מתכת, חריטת לייזר, מכשירים רפואיים ועוד. עם ההתפתחות המתמשכת של הטכנולוגיה, תחום היישום שלהם ממשיך להתרחב.
כיצד פועלת מכונת חיתוך לייזר סיב - עקרון פליטת אור בלייזר סיב