Laserowe cięcie tworzyw sztucznych

Laserowe cięcie tworzyw sztucznych jest jednym z najczęstszych zastosowań laserowych. Cięcie laserowe odbywa się szybko i precyzyjnie.

W LASERTRADE za pomocą jednego zlecenia skontaktujesz się z firmami świadczącymi laserowe cięcie tworzyw sztucznych na terenie całego kraju.

Spośród wszystkich obecnie znanych, stosowanych, dostępnych na rynku metod obróbki tworzyw sztucznych, cięcie technologią laserową zapewnia najwyższą jakość, precyzję oraz prędkość obróbki. W odniesieniu do pozostałych – konwencjonalnych – metod, jest to technologia, która zyskuje wiele punktów przewagi nad pozostałymi z uwagi na szereg cech, które są zaletami – na tę chwilę – nie do prześcignięcia.

Jak już wiemy, laser jest – mówiąc w dużym skrócie – urządzeniem, które jest w stanie wytwarzać spójną, spolaryzowaną wiązkę promieniowania elektromagnetycznego z zakresu światła widzialnego, podczerwieni lub ultrafioletowego. Pozwala skupić bardzo dużą ilość energii na naprawdę niewielkim, ściśle wyznaczonym obszarze – dzięki temu zgromadzona w maszynach do cięcia laserowego energia prowadzi do błyskawicznego rozgrzania i stopienia materiału, na który padnie wiązka promieniowania. Dodatkowo urządzenia tego typu wykorzystują czyste gazy techniczne, takie jak argon, azot lub tlen, celem przyspieszenia tego procesu oraz wydmuchiwania stopionego materiału poza kształt bryły. Cięcie może odbywać się poprzez odparowanie, wypalanie, zarysowanie lub generowanie pęknięć termicznych w strukturze materiału.

Na czym polega proces cięcia laserowego

Sam proces cięcia polega na pokonaniu spójności materiału. Podstawę stanowi promień lasera, który jest prowadzony, formowany i łączony. Gdy trafi na obrabiany przedmiot, materiał roztapia się lub odparowuje. Pełna moc lasera skupia się wtedy w tym jednym, określonym punkcie, którego średnica nie przekracza zwykle pół milimetra. Gdy skupi się tam większa ilość ciepła, niż może upływać w wyniku przewodności cieplnej, promień całkowicie przenika materiał i tak rozpoczyna się proces cięcia. Podczas gdy przy stosowaniu innych metod narzędzia oddziałują na materiał ogromnymi siłami, tak przy wykorzystaniu promienia lasera pracę wykonuje się bezdotykowo. W związku z powyższym narzędzie nie zużywa się, a przedmiot obrabiany nie ulega deformacji, nie powstają na nim zniekształcenia ani uszkodzenia.

Połączony promień lasera materiał rozgrzewa jedynie miejscowo, pozostała część obrabianego przedmiotu jest minimalnie albo wcale obciążona termicznie. Sprawia to, że szczelina cięcia jest nieznacznie szersza niż promień, co pozwala na gładkie cięcie bez zadziorów nawet drobnych, złożonych konturów. Elastyczność i uniwersalność techniki laserowej sprawia, że może być ona stosowana zarówno w budowie prototypów, jak i przy obróbce małych partii, albo dużej ilości – nawet seryjnych – wariantów.

Lasery o ultrakrótkim czasie impulsu pozwalają odparować prawie każdy materiał w tak szybkim czasie, że wpływ ciepła pozostaje niemal niedostrzegalny. Dzięki temu osiąga się wysokiej jakości krawędzie cięcia bez nadtapiania. 

Parametry wpływające na proces cięcia laserowego

Parametrami wpływającymi na proces cięcia laserowego są:

  • położenie ogniska i średnica ogniska,
  • średnica dyszy,
  • moc lasera,
  • prędkość cięcia,
  • tryb pracy,
  • stopień polaryzacji,
  • gazy tnące i ciśnienia cięcia.

Położenie ogniska wpływa na gęstość mocy i kształt szczeliny cięcia na przedmiocie obrabianym, z kolei średnica ogniska określa szerokość szczeliny i kształt szczeliny cięcia.

Średnica dyszy określa kształt strumienia oraz jego ilość, dlatego wybranie prawidłowej dyszy ma priorytetowe znaczenie dla jakości detali.

Do przekroczenia progu obróbki, to jest punktu, w którym materiał zacznie ulegać stapianiu, potrzebna jest określona ilość energii na powierzchnię, czyli moc lasera. Wylicza się ją według wzoru: energia na powierzchnię = gęstość mocy x czas oddziaływania na przedmiot obrabiany.

Prędkość cięcia określana jest w zależności od zadania cięcia i obrabianego materiału. Obowiązuje zasadnicza zasada: im większa dostępna moc lasera, tym szybsze cięcie jest możliwe. Prędkość cięcia zmniejsza się wraz ze wzrostem grubości materiału. Jeżeli ustawione są niewłaściwe parametry i prędkość jest zbyt mała albo zbyt duża dla danego materiału, wtedy mogą powstawać zadziory i większe głębokości nierówności.

Tryb pracy określa, czy energia lasera docierać będzie do przedmiotu obrabianego w sposób ciągły (tryb impulsu ciągłego), czy z przerwami (impulsowanie).

Prawie wszystkie lasery CO2 wytwarzają liniowo spolaryzowane światło lasera. Podczas cięcia konturów wynik cięcia zmienia się wraz z kierunkiem cięcia: krawędź zostaje wygładzona, gdy światło lasera drga równolegle do kierunku cięcia. Kiedy drga prostopadle do kierunku, utworzy się zadzior. W związku z powyższym światło lasera o polaryzacji liniowej przetwarzane jest na światło o polaryzacji kołowej. Stopień polaryzacji ma na celu określenie, w jakim stopniu została osiągnięta pożądana polaryzacja kołowa i jest decydującym czynnikiem dla jakości cięcia.

W zależności od zastosowanej metody cięcia stosowane są różne gazy procesowe, przetłaczane z różnym ciśnieniem przez szczelinę cięcia. O tym nam właśnie mówi parametr zwany gazy tnące i ciśnienia cięcia. Argon i azot jako gazy tnące mają tę zaletę, że nie wchodzą w reakcję ze stopionym metalem w szczelinę cięcia, jednocześnie osłaniając powierzchnię cięcia przed otoczeniem.

Które z tworzyw sztucznych nadają się do obróbki laserowej poprzez cięcie?

Jeśli chodzi o obszar materiałowy tworzyw sztucznych, to jest on niezwykle szeroki, a dzięki różnorodności źródeł laserowych praktycznie każdy z materiałów można poddać szybkiej i precyzyjnej obróbce poprzez cięcie.

W zależności od rodzaju tworzywa, wycinanie laserowe przyniesie użytkownikowi wiele zalet i korzyści, a efekt będzie naprawdę imponujący i zachwycający: przy cięciu laserowym akrylu można być zdumionym polerowanymi płomieniem krawędziami tnącymi, podczas pracy z folią poliwęglanową zaskakują czyste cięcia bez pozostałości pożaru i wysoka szybkość przetwarzania, a cięcie laserowe poliestru zapewnia czyste i zamknięte krawędzie tnące. Same zalety.

Tworzywa sztuczne najczęściej obrabiane laserowo:

Najczęsciej wybierane tworzywa do cięcia laserem
  • poliamid (PA), 
  • poliwęglan (PC), 
  • polipropylen (PP),
  • poliuretan (PUR), 
  • poliformaldehyd (POM), 
  • polimid (PI),
  • polistyren (PS), 
  • polimetakrylan metylu lub akryl (PMMA) – potocznie plexi, plexiglass, pleksi, 
  • poliester (PES), 
  • politereftalan etylenu (PET),
  • polichlorek winylu (PVC),
  • polietylen (PE),
  • poliarylosulfon (PSU, PPSU),
  • polieteroketon (PEEK), 
  • kopolimer akrylonitrylu, butadienu i styrenu (ABS),
  • silikon,
  • inne.

Których tworzyw sztucznych NIE POWINNO SIĘ obrabiać laserowo?

Niektóre z tworzyw sztucznych nie są odpowiednie do obróbki laserowej. Przy ich obrabianiu mogłyby pojawić się gazy niebezpieczne dla człowieka. Przy cięciu tychże tworzyw warto zatem sięgnąć po inne metody, jak np. mechaniczne plotery do cięcia.

Do takich tworzyw należą między innymi:

  • PCW,
  • winyl,
  • poli-dwubromostyren,
  • PTFE (teflon).
Przykłady tworzyw wycinanych laserowo

Praktyczne przykłady wykorzystania technologii laserowej w cięciu tworzyw sztucznych

Wycinanie laserowe tworzyw sztucznych ma zastosowanie w wielu dziedzinach i branżach, np. w produkcji zabawek, podświetlanych tablic reklamowych, paneli czołowych urządzeń elektronicznych czy wyświetlaczy, cięcie akrylu, płyt poliwęglanowych, folii do ekranów dotykowych, produkcja tablic informacyjnych, szyldów, uszczelek, szablonów, identyfikatorów, liternictwo, przemysł motoryzacyjny. Tak naprawdę, gdzie się nie rozejrzeć, można by wskazać coś, do cięcia i produkcji czego użyto technologii laserowej.

Jakie są zalety laserowego cięcia tworzyw sztucznych?

Zalety tworzyw wycinanych laserowo

Cięcie tworzyw sztucznych techniką laserową przynosi firmie wiele wymiernych korzyści, co czyni ofertę danego zakładu atrakcyjną, wyróżniającą się i konkurencyjną na rynku obróbki tworzyw sztucznych. 

  • Proces laserowego cięcia tworzyw sztucznych pozwala na wykonywanie nawet najdrobniejszych detali, z ogromną precyzją, starannością, dokładnością i finezją. Daje to nieograniczone właściwie niczym możliwości oryginalnego projektowania oraz twórczej kreatywności i ekspresji. 
  • Zaletą nie do przecenienia jest prędkość procesu produkcji oraz możliwość jego pełnego zautomatyzowania – wszystko odbywa się dużo szybciej, sprawniej i bezpieczniej niż przy użyciu innych, tradycyjnych metod. Nie bez znaczenia jest również fakt, iż wycięte elementy zazwyczaj nie potrzebują już żadnej innej obróbki, ich krawędzie są równe, czyste, gładkie, błyszczące, więc komponenty mogą być od razu zamontowane w maszynie lub użyte do innych – odpowiednich swemu przeznaczeniu – celów.
  • Laser pozwala na ekonomiczne i maksymalne wykorzystanie całego materiału. Wiązka laserowa działa na bardzo ograniczonej powierzchni i obejmuje odpowiedni, wcześniej wyznaczony obszar, dzięki czemu nie ma ryzyka zmian czy uszkodzeń w strukturze obrabianego tworzywa.
  • Ważną korzyścią są też niskie koszty eksploatacyjne, wynikające z faktu, że głowica tnąca nie ma fizycznego kontaktu z ciętym materiałem, więc właściwie jej zużycie jest zerowe.
  • Wykorzystanie maszyn zaawansowanych technologicznie przekłada się na oszczędność czasu, materiału, redukcję wielu kosztów.

Mówiąc krótko i treściwie: cięcie laserowe nie ma sobie równych. Przekonaj się, korzystając z możliwości, jakie daje Ci Giełda Branży Laserowej LASERTRADE.

Realizacje

Gotowy na szybkie cięcie?

My tak!

Cięcie laserem