การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ในอุตสาหกรรมเพิ่งเกิดขึ้นได้ไม่กี่ปี บริษัทหลายแห่งตระหนักถึงข้อดีของเลเซอร์ไฟเบอร์ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการตัด การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์จึงกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ล้ำหน้าที่สุดในอุตสาหกรรม ในปี พ.ศ. 2557 เลเซอร์ไฟเบอร์แซงหน้าเลเซอร์ CO2 ขึ้นเป็นแหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่มีสัดส่วนมากที่สุด
เทคนิคการตัดด้วยพลาสม่า เปลวไฟ และเลเซอร์ เป็นที่นิยมใช้ในวิธีการตัดด้วยพลังงานความร้อนหลายประเภท ในขณะที่การตัดด้วยเลเซอร์ให้ประสิทธิภาพการตัดที่ดีที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดชิ้นงานละเอียดและรูที่มีอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความหนาน้อยกว่า 1:1 ดังนั้น เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์จึงเป็นวิธีการที่นิยมใช้สำหรับการตัดชิ้นงานละเอียดที่เข้มงวด
การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ได้รับความสนใจอย่างมากในอุตสาหกรรม เนื่องจากให้ทั้งความเร็วในการตัดและคุณภาพในการตัดที่สามารถทำได้ด้วยการตัดด้วยเลเซอร์ CO2 และช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาและการดำเนินงานได้อย่างมาก
ข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์
เลเซอร์ไฟเบอร์ช่วยให้ผู้ใช้มีต้นทุนการดำเนินงานต่ำที่สุด คุณภาพลำแสงที่ดีที่สุด การใช้พลังงานต่ำที่สุด และต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำที่สุด
ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดและสำคัญที่สุดของเทคโนโลยีการตัดไฟเบอร์คือประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ด้วยโมดูลดิจิทัลโซลิดสเตตแบบครบชุดของเลเซอร์ไฟเบอร์และการออกแบบแบบเดี่ยว ระบบตัดเลเซอร์ไฟเบอร์จึงมีประสิทธิภาพการแปลงไฟฟ้า-แสงสูงกว่าการตัดเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ สำหรับแต่ละหน่วยกำลังของระบบตัดคาร์บอนไดออกไซด์ อัตราการใช้ประโยชน์จริงอยู่ที่ประมาณ 8% ถึง 10% สำหรับระบบตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ ผู้ใช้คาดหวังประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้น ระหว่าง 25% ถึง 30% กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระบบตัดไฟเบอร์ออปติกใช้พลังงานน้อยกว่าระบบตัดคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณสามถึงห้าเท่า ส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นมากกว่า 86%
เลเซอร์ไฟเบอร์มีคุณสมบัติความยาวคลื่นสั้นที่เพิ่มการดูดซับลำแสงโดยวัสดุตัด และสามารถตัดวัสดุ เช่น ทองเหลือง ทองแดง รวมถึงวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้า ลำแสงที่มีความเข้มข้นมากขึ้นจะสร้างจุดโฟกัสที่เล็กลงและความลึกของจุดโฟกัสที่ลึกขึ้น ทำให้เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถตัดวัสดุที่บางกว่าและตัดวัสดุที่มีความหนาปานกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อตัดวัสดุที่มีความหนาสูงสุด 6 มม. ความเร็วในการตัดของระบบตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 1.5 กิโลวัตต์จะเทียบเท่ากับความเร็วในการตัดของระบบตัดเลเซอร์ CO2 ขนาด 3 กิโลวัตต์ เนื่องจากต้นทุนการดำเนินงานของการตัดไฟเบอร์ต่ำกว่าต้นทุนของระบบตัดคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วไป จึงสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นการเพิ่มผลผลิตและลดต้นทุนเชิงพาณิชย์
นอกจากนี้ยังมีปัญหาในการบำรุงรักษา ระบบเลเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำ กระจกต้องได้รับการบำรุงรักษาและปรับเทียบ และเครื่องสะท้อนต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำ ในทางกลับกัน โซลูชันการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แทบไม่ต้องบำรุงรักษาเลย ระบบตัดด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นต้องใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเลเซอร์ เนื่องจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีความบริสุทธิ์สูง โพรงจึงปนเปื้อนและจำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นประจำ สำหรับระบบ CO2 หลายกิโลวัตต์ ค่าใช้จ่ายอย่างน้อย 20,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อปี นอกจากนี้ การตัดด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจำเป็นต้องใช้กังหันแกนความเร็วสูงเพื่อส่งก๊าซเลเซอร์ ในขณะที่กังหันต้องได้รับการบำรุงรักษาและซ่อมแซม สุดท้ายนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบตัดด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โซลูชันการตัดด้วยไฟเบอร์มีขนาดกะทัดรัดกว่าและมีผลกระทบต่อระบบนิเวศน้อยกว่า จึงต้องการการระบายความร้อนน้อยลงและใช้พลังงานน้อยลงอย่างมาก
การผสมผสานระหว่างการบำรุงรักษาที่น้อยลงและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงขึ้นทำให้การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าระบบการตัดด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์
เลเซอร์ไฟเบอร์ถูกนำไปใช้งานหลากหลายรูปแบบ เช่น การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกด้วยเลเซอร์ การต่อเรือในอุตสาหกรรม การผลิตยานยนต์ การแปรรูปแผ่นโลหะ การแกะสลักด้วยเลเซอร์ อุปกรณ์การแพทย์ และอื่นๆ อีกมากมาย ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี ทำให้การประยุกต์ใช้เลเซอร์ไฟเบอร์ยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง
เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ทำงานอย่างไร — หลักการปล่อยแสงเลเซอร์ไฟเบอร์