การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ในอุตสาหกรรมเพิ่งเริ่มต้นได้ไม่กี่ปีมานี้ บริษัทหลายแห่งตระหนักถึงข้อดีของเลเซอร์ไฟเบอร์แล้ว ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการตัด เลเซอร์ไฟเบอร์จึงกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดในอุตสาหกรรม ในปี 2014 เลเซอร์ไฟเบอร์ได้แซงหน้าเลเซอร์ CO2 ขึ้นมาเป็นแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่มีส่วนแบ่งการตลาดมากที่สุด
เทคนิคการตัดด้วยพลาสมา เปลวไฟ และเลเซอร์ เป็นวิธีการตัดด้วยพลังงานความร้อนที่ใช้กันทั่วไปหลายวิธี แต่การตัดด้วยเลเซอร์ให้ประสิทธิภาพการตัดที่ดีที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดชิ้นงานที่มีรายละเอียดเล็กและรูที่มีอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความหนาน้อยกว่า 1:1 ดังนั้น เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์จึงเป็นวิธีการที่นิยมใช้สำหรับการตัดที่ละเอียดมากเป็นพิเศษ
การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ได้รับความสนใจอย่างมากในอุตสาหกรรม เนื่องจากให้ทั้งความเร็วและคุณภาพการตัดที่เทียบเท่ากับการตัดด้วยเลเซอร์ CO2 และช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและการดำเนินงานได้อย่างมาก
ข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์
เลเซอร์ไฟเบอร์มอบต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำที่สุด คุณภาพลำแสงที่ดีที่สุด การใช้พลังงานต่ำที่สุด และต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำที่สุดแก่ผู้ใช้งาน
ข้อได้เปรียบที่สำคัญและมีนัยสำคัญที่สุดของเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์คือประสิทธิภาพด้านพลังงาน ด้วยโมดูลดิจิทัลโซลิดสเตทแบบครบวงจรและการออกแบบแบบชิ้นเดียว ระบบตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์จึงมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสูงกว่าการตัดด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ สำหรับหน่วยพลังงานแต่ละหน่วยของระบบตัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ การใช้งานจริงโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 8% ถึง 10% สำหรับระบบตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ ผู้ใช้สามารถคาดหวังประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นระหว่าง 25% ถึง 30% กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระบบตัดด้วยใยแก้วนำแสงใช้พลังงานน้อยกว่าระบบตัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณสามถึงห้าเท่า ส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นมากกว่า 86%
เลเซอร์ไฟเบอร์มีคุณสมบัติความยาวคลื่นสั้น ซึ่งช่วยเพิ่มการดูดซับลำแสงโดยวัสดุที่ตัด และสามารถตัดวัสดุต่างๆ เช่น ทองเหลืองและทองแดง รวมถึงวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าได้ ลำแสงที่เข้มข้นกว่าจะทำให้จุดโฟกัสเล็กลงและมีความลึกของโฟกัสมากขึ้น ดังนั้นเลเซอร์ไฟเบอร์จึงสามารถตัดวัสดุที่บางกว่าได้อย่างรวดเร็วและตัดวัสดุที่มีความหนาปานกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อตัดวัสดุที่มีความหนาไม่เกิน 6 มม. ความเร็วในการตัดของระบบตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 กิโลวัตต์จะเทียบเท่ากับความเร็วในการตัดของระบบตัดเลเซอร์ CO2 3 กิโลวัตต์ เนื่องจากต้นทุนการดำเนินงานของการตัดด้วยไฟเบอร์ต่ำกว่าต้นทุนของระบบตัดคาร์บอนไดออกไซด์แบบดั้งเดิม จึงสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นการเพิ่มผลผลิตและลดต้นทุนทางการค้า
นอกจากนี้ยังมีปัญหาเรื่องการบำรุงรักษา ระบบเลเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต้องได้รับการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ กระจกต้องได้รับการบำรุงรักษาและปรับเทียบ และตัวเรโซเนเตอร์ก็ต้องได้รับการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ ในทางกลับกัน โซลูชันการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แทบไม่ต้องบำรุงรักษาเลย ระบบการตัดด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ต้องใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเลเซอร์ เนื่องจากความบริสุทธิ์ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้โพรงเลเซอร์เกิดการปนเปื้อนและต้องทำความสะอาดอย่างสม่ำเสมอ สำหรับระบบ CO2 ขนาดหลายกิโลวัตต์ ค่าใช้จ่ายนี้อย่างน้อยปีละ 20,000 ดอลลาร์ นอกจากนี้ การตัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์หลายๆ ครั้งต้องใช้กังหันแกนหมุนความเร็วสูงเพื่อส่งก๊าซเลเซอร์ ในขณะที่กังหันต้องได้รับการบำรุงรักษาและซ่อมแซม สุดท้าย เมื่อเทียบกับระบบการตัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ โซลูชันการตัดด้วยไฟเบอร์มีขนาดกะทัดรัดกว่าและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า ดังนั้นจึงต้องการการระบายความร้อนน้อยลงและลดการใช้พลังงานลงอย่างมาก
การผสมผสานระหว่างการบำรุงรักษาที่น้อยลงและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น ทำให้การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าระบบการตัดด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์
เลเซอร์ไฟเบอร์ถูกนำไปใช้งานในหลากหลายด้าน เช่น การสื่อสารด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ การต่อเรือในอุตสาหกรรม การผลิตรถยนต์ การแปรรูปโลหะแผ่น การแกะสลักด้วยเลเซอร์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอื่นๆ อีกมากมาย ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี ขอบเขตการใช้งานจึงยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง
วิธีการทำงานของเครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ — หลักการเปล่งแสงของเลเซอร์ไฟเบอร์