Témata
Reklama

Kompaktní laserová pracovní stanice

Laserové zpracování kovů, které bylo kdysi vyhrazeno pro drahé letecké a medicínské technologie, se postupem času stalo běžnou technologií v mnoha průmyslových odvětvích. Ve srovnání s tradičními laserovými zdroji, které vyžadují drahý spotřební materiál a pravidelnou údržbu optických součástí, jsou dnešní vláknové lasery v podstatě bezúdržbové. Kromě velmi vysoké technické úrovně a sofistikovanosti, které tyto lasery nabízejí, jsou nyní mimořádně cenově konkurenceschopné. Náklady na laserové diody se v posledních letech snížily o více než 80 , a proto se stroje používající vláknové lasery staly mimořádně cenově efektivním řešením pro mnoho aplikací zpracování materiálu.

Roman Švábek

Je absolventem oboru Materiálové inženýrství Fakulty strojní ČVUT v Praze. Od roku 2005 se věnuje laserům a průmyslovým laserovým technologiím. Je jednatelem české pobočky společnosti IPG Photonics, která zajišťuje prodej a servis produktů IPG na českém, slovenském a maďarském trhu.

Kvalitní laserové zpracování začíná laserovým zdrojem. Vláknové lasery IPG disponují kompaktními rozměry v kombinaci s nejvyšší účinností a vysokou kvalitou laserového svazku na trhu a jsou vyráběny v široké škále provedení a výkonů. Většina průmyslových uživatelů však potřebuje kompletní řešení, které umožňuje správně umístit zpracovávanou součást pod laserový svazek a následně koordinovat všechny aspekty posuvu součásti i parametry laserového zdroje tak, aby bylo dodáno přesné množství světelné energie na správné místo součásti ve správný okamžik. Tyto sofistikované stroje, obvykle označované jako laserové systémy, jsou klíčem k tomu, aby laserové zpracování bylo stejně jednoduché jako použití běžného obráběcího stroje. Laserové systémy mají mnoho společného se stroji pro třískové obrábění, existuje však také řada rozdílů, které by měly být pochopeny při zvažování nákupu laserového obráběcího systému.

Reklama
Reklama
Reklama
Pracovní stanice IPG MultiAxis CompactLaserové systémy mohou být schopny stejně jako většina jiných zařízení provádět více technologií, ale nejlépe fungují jako jednoúčelové. Obecně vzato, technologie, které vyžadují úpravu povrchu, jako je čištění, gravírování a značení, vyžadují jiný typ laseru a způsob zpracování než procesy, které jsou založeny na tavení kovů (svařování a řezání). Protože svařování a řezání jsou zdaleka nejvýznamnějšími průmyslovými procesy, jsou tyto aplikace klíčové.

Unikátní konstrukční řešení

Laserové zdroje IPG používají ve svých strojích zejména výrobci strojů a integrátoři. Společnost IPG přichází se zcela novým produktem – kompaktním laserovým systémem MultiAxis, který byl kompletně navržen a vyroben právě společností IPG Photonics. Od konkurenčních produktů se odlišuje především konstrukční koncepcí. Stroj disponuje masivní žulovou základnou, která zajišťuje výbornou tuhost společně s tepelnou a mechanickou stabilitou, výkonným laserovým zdrojem s vysokou účinností a flexibilním výstupním optickým vláknem. Od jednoho výrobce navíc pochází také procesní optika.

Rozmítací svařovací hlava IPG

Správný laserový zdroj pro každou aplikaci

Pracovní stanice IPG Photonics je vysoce precizní systém navržený tak, aby maximálně využíval veškeré známé výhody vláknových laserů, neboť právě laserový zdroj je nejdůležitější součástí zařízení. Stroj je dále vybaven automatickým vertikálním otevíráním předních dveří a bezpečnostním krytem CDRH třídy I. Pohony stroje s kuličkovými šrouby umožnují pohyb ve čtyřech osách a otáčení kolem osy X. Systém je kompatibilní s lasery řady IPG YLM a YLR a lze jej použít pro různé aplikace od laserového svařování nebo řezání až po vrtání. Laserový svazek je ke zpracovávanému materiálu doveden pomocí flexibilního optického vlákna, které je dále připojeno do řezací nebo svařovací hlavy s možností zobrazení pomocí CCD kamery. Hlavní konkurenční výhodou této pracovní stanice je především její komplexnost, kdy kompletní řešení pro zákazníka zajišťuje jeden dodavatel – pracovní stanice je 100% výrobkem společnosti IPG Photonics. To znamená, že zákazník obdrží podporu pro všechny fáze svého procesu od jednoho dodavatele. Kompaktní stanice se řadí mezi profesionální průmyslové systémy s vysokou spolehlivostí a dlouhou životností při zachování nízkých pořizovacích a provozních nákladů. Nelze opomenout ani široké možnosti konfigurace – díky standardním modulárním prvkům jej lze přesně optimalizovat podle konkrétní aplikace zákazníka. V pracovní stanici je vždy použit takový laserový zdroj, který nejlépe vyhovuje konkrétní aplikaci. To samé platí pro použitou procesní optiku – v pracovním prostoru stroje se nachází buď svařovací, nebo řezací hlava.

Možné trajektorie rozmítání laserového svazku

Živá ukázka na stánku IPG Photonics

Na veletrhu MSV 2019 v Brně společnost IPG Photonics vystavuje provedení stroje pro svařování s laserovým zdrojem QCW, který nabízí unikátní kombinaci vysoké energie v pulzu a vysokého špičkového výkonu, čímž umožňuje zpracování široké škály typů materiálů včetně oceli, hliníku nebo mědi a zároveň minimalizuje tepelně ovlivněnou oblast (TOO) svaru. Vystavený stroj je dále vybaven speciální rozmítací svařovací hlavou (Wobble Head). Rozmítací svařovací hlava disponuje přídavnou skenovací optikou, která pomocí velmi přesného pohybu zrcátek umožňuje dodatečné vychylování laserového svazku ve svarové lázni podle předem naprogramované trajektorie. Úpravou parametrů procesu lze navíc jednoduše řídit hloubku svaru bez vlivu na jeho kvalitu.

Díky tomuto řešení je u svařovaných dílů možné zvýšit absorpci laserového svazku a zároveň svarovou lázeň stabilizovat. Tak lze dosáhnout velmi kvalitních svarů i u materiálů, které jsou konvenčními metodami či standardním laserovým svařováním nesvařitelné či svařitelné jen obtížně, jako například měď. Obtížnost svařování mědi laserem je přitom spojena se dvěma klíčovými fyzikálními vlastnostmi: vysokou odrazivostí povrchu pro vlnové délky většiny typů průmyslově používaných laserů a velmi dobrou tepelnou vodivostí mědi, která má za následek rychlé odvedení tepla ze svarové lázně dále do materiálu. Použití rozmítací svařovací hlavy v kombinaci s vláknovým laserem s velmi dobrou kvalitou svaru a vysokým výkonem však dokáže tato úskalí úspěšně eliminovat.

Svařování vláknovým laserem IPG



Pro aplikace, které vyžadují vysokou úroveň kontroly kvality, nabízí IPG in-line welding monitoring LDD-700. Toto zařízení umožňuje měření hloubky svaru a parametrů profilu povrchu svaru v reálném čase a porovnává je s předem stanovenými limity. Zpětná vazba z procesu pak může být použita ke zlepšení kvality a produktivity procesu.

Kvalitu samotné laserové technologie, která je společně se zařízením dodávána zákazníkovi, nadále velmi významně podporuje know-how společnosti IPG Photonics v oblasti aplikací, neboť disponuje 15 aplikačními centry po celém světě. V těchto centrech jsou zaměstnáni zkušení inženýři a technologové, kteří vždy doporučí optimální parametry zpracování pro danou konkrétní aplikaci.

Pro návštěvníky veletrhu MSV 2019 je připravena živá ukázka svařování na stánku společnosti IPG Photonics. Navíc ve výstavní premiéře bude možné vidět další novinky – mimořádně kompaktní laserový zdroj YLR s výkonem 3 kW nebo pulzní laser YLPN na aplikace čištění s průměrným výkonem 200 W a chlazením vzduchem.

IPG Photonics

Ing. Roman Švábek

rsvabek@ipgphotonics.com

Reklama
Související články
Svařování mědi vysokovýkonnými vláknovými lasery

Přesné strojírenství, automobilový průmysl a spotřební elektronika stojí za stále výraznějším rozšiřováním mědi a jejích slitin do různých výrobků a strojních součástí. S vývojem nových technologií baterií a zvyšováním jejich kapacit rostou požadavky na kvalitu a produktivitu spojování těchto materiálů. Pro spoje v oblasti spotřební elektroniky je stále nejpoužívanější technologie pájení, v aplikacích náročnějších na mechanické namáhání nebo přenos větších proudů je nutno přistoupit k procesu svařování.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Aktuální možnosti v laserovém svařování

Laserové svařování lze v dnešní době považovat za velice moderní technologii. Vysoké svařovací rychlosti, štíhlý svar a z toho plynoucí výhody jsou pozitiva, která umožnila začlenění této metody do progresivních výrobních technologií. Tento článek si klade za cíl představit aktuální možnosti laserových svařovacích technologií.

Související články
Fotonika - klíč k technologickému rozvoji

Vynález laseru, optických vláken a polovodičových optických součástek výrazně zvýšil význam využití optiky pro moderní technologie. Byl to také impulz pro rozvoj mladého vědního oboru – fotoniky –, který se zabývá vlastnostmi a metodami využití fotonů. Místem, kde si odborníci z těchto tří na sobě závislých oborů – optika, elektronika a fotonika – sdělují svá know-how a sdílejí své úspěchy, se každoročně stává nejvýznamnější světový veletrh optických a laserových technologií Laser World of Photonics. I letos jej koncem června na mnichovském výstavišti doprovázel světový kongres World of Photonics congress.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Pokročilé metody laserového svařování

V současné době existují nové metody laserového svařování, které dále zlepšují základní metodu. V současné době existují nové metody laserového svařování, které dále zlepšují základní metodu. Podstatou nových metod je laserová hlava obsahující systém dvou vychylovacích zrcadel doplněných speciální optikou. Díky tomu lze laserovým paprskem velice rychle přebíhat v dané ploše. Svařování s touto hlavou se nazývá skenerové svařování. V provedeném experimentu byla demonstrována významná časová úspora při využití této metody oproti svařování běžnou svařovací hlavou vedenou robotem. Druhou metodou, opět využívající vychylování laserového svazku zrcadly, je svařování s rozmítaným svazkem. U této metody dochází kromě posuvové rychlosti k mikropohybu laserového svazku podél svařované trajektorie. Řízením parametrů mikropohybu můžeme měnit jak šířku závaru, tak i mikrostrukturu svaru, jak je opět předvedeno v rámci několika experimentů.

Laserové svařování pro Průmysl 4.0

Vláknové lasery jsou významným nástrojem pro svařovací aplikace, které slouží mnoha zavedeným odvětvím i novým rychle rostoucím oborům. Pro progresivní výrobce, kteří již výhod laserového svařování využívají, zůstává otázkou, jak dále zlepšit efektivitu procesu a být krok napřed oproti konkurenci. Optimalizace jakéhokoli průmyslového procesu pro inteligentní výrobu vyžaduje vysoce kvalitní on-line sběr dat. Stále roste potřeba technologií, které pomohou lépe monitorovat proces laserového svařování.

Flexibilita ručního laserového svařování

Kromě běžných svařovacích metod TIG a MIG je v současné době možné využít také čím dál dokonalejší technologii svařování laserem. Vyznačuje se značnou přesností a flexibilitou; lze ji využít i pro hliník, měď či další barevné kovy. Specifickou oblastí jsou pak systémy ručního laserového svařování, které se krom stabilně vysoké kvality svaru vyznačují i snadným ovládáním a instalací.

Automatizované laserové svařování hliníku

Několik zemí už oznámilo plány na postupné ukončení výroby automobilů se spalovacími motory ve prospěch elektromobilů. Stejně jako u každé nové technologie jsou však i zde několikerá úskalí. Jedním z nich jsou vysoké náklady na výrobu baterií. Akumulátor je jednou z nejdražších součástí pohonného ústrojí elektromobilu. Ke snížení celkových nákladů je zapotřebí co nejúčinnější výrobní technologie.

Efektivní laserové svařování konektorů

Neustálý nárůst elektrifikace v automobilovém průmyslu výrazně zvyšuje spotřebu kvalitních konektorů mnoha různých typů. To klade vysoké nároky na spolehlivou a pružnou výrobu s minimální dobou seřizování a nastavování výrobních strojů. Požadavkům na snadnou integraci, kompaktnost a vysokou produktivitu odpovídá technologie vláknových laserů.

Osvěta v laserech je stále potřeba

Když jsem oslovila Romana Švábka, jednatele dceřiné společnosti IPG Photonics (Czech Republic), s žádostí o rozhovor k našemu tématu lasery a jejich využití v průmyslu, projevil radost, že se laserům v MM Průmyslovém spektru tak obsáhle věnujeme, neboť podle jeho slov je osvěta v oblasti laserových technologií v ČR stále potřeba. I když hned dodal, že za posledních patnáct let došlo k opravdu významnému rozšíření této průlomové technologie a český a slovenský trh je pro IPG Photonics jedním z nejdůležitějších. Jaký vývoj v této technologii lze v budoucnu očekávat a jaké plány má česká pobočka IPG Photonics (Czech Republic), se dočtete na následujících řádkách.

Laserová technologie Platino pro každého

Nová verze fiber laseru Platino od italského výrobce Prima Power je jeden z nejúspěšnějších produktů z celého portfolia společnosti. 2D laser postavený na více než konsolidované platformě ze syntetického granitu má na kontě více než 2 000 instalací po celém světě. Stroj byl vybaven a aktualizován důležitými technologickými inovacemi, které přispívají k tomu, že je ještě rychlejší, spolehlivější a produktivnější.

Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Laserové svařování jako inovace napříč průmysly

Všeobecný tlak na automatizování výrobních procesů a udržení jejich stability řadí postupný přechod na laserové svařování mezi nezbytné kroky k inovaci. Dnes už svařování laserem používá celá řada výrobních závodů ze širokého spektra průmyslů včetně automobilového, leteckého, lékařského a dalších. Laserové svařování se stává stále více preferovanou technologií napříč veškerými odvětvími v průmyslu hlavně kvůli tomu, že svar vzniká intenzivním lokálním zahřátím materiálu ve velmi krátkém čase – v řádu milisekund.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit