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Nov 21, 2023

As cabeças de laser compactas impulsionam o processamento a laser industrial

Tendências globais para reduzir a pegada de carbono e os custos operacionais, bem como

As tendências globais para reduzir a pegada de carbono e os custos operacionais, bem como a busca por ferramentas de processamento de alta precisão, levaram a uma demanda crescente por sistemas laser compactos que podem ser implementados em plantas de processamento e linhas de produção.

No início deste ano, a Opt Lasers lançou o primeiro cabeçote de laser compacto de três diodos laser para máquinas CNC, ou seja, PLH3D-15W, enquanto o próximo lançamento da Opt Lasers, um laser compacto de seis diodos laser, PLH3D-30W, aguarda sua lançamento em junho. Os cabeçotes de laser PLH3D-15W e PLH3D-30W foram desenvolvidos como linhas de produtos subsequentes seguindo a compacta série PLH3D-6W da Opt Lasers Grav. A inovação introduzida pelo design destes produtos foi reconhecida através da atribuição de um subsídio da UE para a implementação destas soluções. Esses produtos inovadores abrem caminho para um futuro mais sustentável, pois o aumento das aplicações exige soluções versáteis, porém compactas e com baixo consumo de energia. As cabeças de laser PLH3D-15W e PLH3D-30W emitem luz a 445 nm, que é absorvida de forma mais eficiente do que feixes de laser IR ou CO2 por muitos materiais sendo cortados ou gravados a laser. Isso se traduz em menor consumo de energia necessário para processar a laser o material escolhido, que é várias vezes menor do que o consumo de energia de um laser de CO2 equivalente.

Sistema de baixo consumo de energia

Uma grande vantagem dos sistemas laser de 30 W e 15 W da Opt Lasers reside no seu baixo consumo de energia e na não necessidade de uma fonte de alimentação de alta tensão. PLH3D-15W e PLH3D-30W atingem um consumo de energia de 52,1 W e 104 W, respectivamente, e podem ser alimentados com fontes de alimentação de mesa. Seu consumo máximo de energia é <85 W e <180 W, respectivamente. Em contraste, a taxa de conversão de energia elétrica para óptica para lasers de tubo de CO2 é de aproximadamente 7,5%. Assim, um tubo de CO2 de potência óptica de 30 W consome aproximadamente 400 Watts de energia elétrica.

Projetado para resistir às condições da planta de processamento industrial

A estabilidade do design interior é crucial para o desempenho do sistema laser. O processamento industrial requer um sistema que possa suportar árduos movimentos de martelamento e vibrações da máquina. Os projetos do sistema das cabeças de laser Opt Lasers 15 W e 30 W foram concebidos para resistir ao movimento de martelar, bem como às oscilações típicas de plantas de processamento industrial e máquinas CNC. Isso é obtido com carcaças de diodo laser estáveis ​​e montagens de espelho. A inovação introduzida pelo design resultou na obtenção de uma subvenção da UE para implementar esta solução.

Alta precisão e absorção

Até agora, o processamento a laser industrial utilizou módulos de laser de estado sólido YAG volumosos e pesados, normalmente baseados em cristais Nd:YAG ou Yb:YAG. Os lasers YAG de neodímio ou itérbio são geralmente lasers pulsados ​​que disparam no infravermelho a 1064 nm e 1030 nm, respectivamente, sofrendo efetivamente de baixa absorção de energia em muitos tipos de materiais. Os lasers de CO2 normalmente experimentam uma absorção de energia ainda menor e, portanto, menor eficiência de processamento. A absorção de energia no cobre pode chegar a 5% para um laser infravermelho, enquanto os lasers de CO2 não conseguem processá-la, pois a absorção de um laser de CO2 no cobre é inferior a 1%. Além disso, os lasers infravermelhos atingem uma escala de cinza ruim se usados ​​para gravação em madeira.

Por outro lado, o feixe de laser emitido por módulos de laser azul baseados em diodos de laser Nichia de 445 nm, como PLH3D-15W e PLH3D-30W, experimenta uma absorção muito melhor em muitos materiais comumente processados. Um coeficiente de absorção mais alto se traduz em maior rendimento possível e permite o processamento de um determinado material com maior precisão e menor consumo de energia. Para metais, os coeficientes de absorção são iguais a: 445 nm - 65%, IR YAG - 5%, CO2 - <1% para cobre; 445 nm - 45%, IR YAG - 35%, CO2 - <3% para aço inoxidável; 445 nm - 85%, IR YAG - 70%, CO2 - 6% para titânio. No entanto, vale a pena notar que apenas o PLH3D-30W é adequado para microssoldagem ou gravação de cobre, pois o PLH3D-15W tem potência óptica muito baixa para esta tarefa específica como resultado da alta condutividade térmica do cobre.