O vláknových laserech toho bylo napsáno již mnoho. Společně s CO2 lasery se jedná o jedny z nejrozšířenějších laserů pro značicí účely v průmyslu. V tomto článku se budeme věnovat praktickým věcem a vhodnosti jejich použití, namísto detailního popisu toho, jak konkrétně vláknové lasery fungují.
Proč jsou vláknové lasery tak populární?
Popularita vláknových (fiber) laserů pramení pravděpodobně z jejich relativní cenové dostupnosti, vysoké účinnosti a dlouhé životnosti laserového zdroje. Platí navíc za poměrně univerzální lasery, se kterými reaguje většina materiálů.
V rámci cenové dostupnosti je vždy nutné správně srovnávat. Na trhu je aktuálně nepřeberné množství dodavatelů, kteří nabízí tyto lasery za velmi lákavé ceny. Bohužel se v drtivé většině jedná o přeprodej laserů z Číny, kde tyto zařízení překupníci kupují kolem 2 000 USD (50 000 Kč) a v tuzemsku je prodávají za částky od 200 000 Kč výše. Schválně si na webech jako Temu nebo Aliexpress zkuste vyhledat ,,fiber laser“😊. Již několikrát jsme se setkali se zákazníky, kteří tyto lasery v minulosti upřednostnili před lasery renomovaných značek a poté nám volali, zda jsme jim schopni udělat servis, protože jim laser nefunguje a původní dodavatel na výzvy nereaguje nebo již dokonce ani neexistuje. Politika těchto výrobců je často taková, že po skončení záruky je laser neopravitelný a výrobce doporučuje zakoupení nového. Zákazníkovi tak zbude poměrně drahé těžítko a často oči pro pláč.
Zásadním parametrem pro výběr laseru je značka laserového zdroje. V LIFTEC integrujeme vláknové lasery do produkčních linek více než 20 let, a stále máme zákazníky, kteří s těmito lasery i po takové době bez problémů značí svoje produkty. U laserů v naší nabídce preferujeme laserové zdroje značek IPG photonics případně SPI. Jedná se zejména o lasery určené do nonstop provozů a pro integrace do produkčních linek. V případě ,,standalone“ zařízení a značících stanic, využívaných v rámci produkce např. jen na jednu směnu, jsme schopni nabídnout také osvědčené zdroje Raycus potažmo JPT dle cenových možností zákazníka. Ty ovšem stále kvalitou zaostávají za laserovými zdroji IPG a SPI.
Kromě laserového zdroje vždy doporučujeme dát pozor na značku laserové vychylovací hlavy. Jedná se o část laseru, do které je našroubována čočka. Před tím, než je paprsek laseru čočkou zaostřen a dopadá na produkt, je vychylován soustavou speciálních zrcátek v ose X a v ose Y. Námi nabízené lasery používají nejčastěji systém vychylování paprsku (laserovací hlavy) od společnosti Scanlab, která v oboru platí za vysoce efektivní a spolehlivou společnost, poskytující tyto díly k různým typům laserové technologie.
Další důležitou kapitolou, kterou jsme zmiňovali, je vysoká účinnost těchto laserů. Zejména kvůli vysoké účinnosti není nutné chladit tyto lasery pro značící účely nějakým chladícím mediem jako je voda nebo plyn. Lasery jsou pouze pasivně chlazeny vzduchem, a to u všech běžně nabízených variant pro značení, tedy od výkonu 10 do 100 W. Nejpoužívanějším typem v průmyslu je 20W vláknový laser s fixní délkou pulzu kolem 100 ns. Takové zařízení si pro zajímavost vezme kolem 500 VA, u laseru s výkonem 50 W je to potom kolem 700 VA, takže vztah příkonu laseru a výstupního výkonu zde není přímo úměrný.
Poslední z parametrů, který zmiňujeme na začátku článku a díky kterému jsou pravděpodobně vláknové lasery tak oblíbené, je udávaná životnost laserového zdroje. Tato životnost je udávána na 150 000 hodin. Jen pro představu je to 6 250 dnů, což je téměř 17 let. Pozor – bavíme se o udávané životnosti laserového zdroje, nikoliv záruce na laserový zdroj. S tímto se na trhu setkáváme poměrně běžně, že si zákazník myslí, že údaj o životnosti laserového zdroje je zároveň i délka záruky na něj – takto to ale bohužel nefunguje. Životnost laserového zdroje ovlivňuje mimo jiné i prostředí, ve kterém laser pracuje (prašnost, teplota, vytížení) a také pravidelné provozní údržby, kdy technik může zákazníka rovnou upozornit na používání laseru v nevhodném prostředí či podmínkách, které mohou životnost laserového zdroje zkrátit. 150 000 motohodin tak můžeme brát za teoretický údaj, který se testoval v laboratorních podmínkách. Není však problém zmínit konkrétní reference, kde naše lasery značí 15 a více let.
Na co se vláknové lasery používají?
Díky dlouhé délce laserového pulzu jsou tyto lasery předurčeny zejména pro značení kovů. Můžete s nimi značit drtivou většinu kovů s různými povrchovými úpravami. Kde ale vláknové lasery tahají za kratší konec provazu jsou vysoce odrazivé kovy jako zlato, leštěná měď a další. Tam vláknové lasery buď nereagují, a nebo reagují velmi špatně, protože se od nich laserový paprsek doslova odráží pryč a s produktem nereaguje. Na obrázku níže je vidět značení nerezového plechu, který i přes to, že je leštěný, s vláknovým laserem reaguje poměrně dobře.
Kromě kovů se dají s vláknovými lasery popisovat i plasty. Nicméně i zde platí, že není plast jako plast. Stejně jako v případě kovů, s některými plasty laser reaguje lépe, s jinými hůře. Všeobecně však platí, že na značení plastů jsou vhodnější pevnolátkové lasery, potažmo MOPA vláknové lasery, o kterých bude řeč v dalším příspěvku. V dnešní době se navíc do plastů přidávají různá aditiva, která dokáží kompenzovat to, že by například za standardních okolností laserový paprsek s produktem nereagoval. Přidáním 2 – 4% aditiva do granulátu pak z plastu, který s laserovým paprskem nereagoval, dokážeme tvořit i různě barevné kombinace viz. foto níže.
Přestože se standardní vláknové lasery na popis plastů použít dají a často i používají, mohou existovat lepší alternativy, co do ceny nebo výsledku značení. Například již několikrát zmíněný Mopa vláknový laser či standardní pevnolátkový laser viz. fotografie srovnávající výstup z laserového značení pevnolátkovým laserem Datalogic V-Lase 10 W a fiberového laseru Datalogic Arex 20 W. Jak je na obrázku patrné, i přes nižší výkon pevnolátkového laseru je díky krátké délcu pulzu značení rychlejší a znatelně bělejší. Laser V-Lase má délku pulzu kolem 15 ns. Oproti tomu vláknový laser Arex, který má délku pulzu 100 ns, což v případě plastu PA6-GF30, který je použit na výrobu vzorku na fotografii níže, způsobuje přepalování a tím pádem i žloutnutí kódu. Abychom se tomu vyhnuli, bylo třeba kód značit na nižší výkon, s vysokou rychlostí zrcátek a poměrně rychle. Bylo ale nutné kód značit několikrát po sobě, aby byl vidět a byl dostatečně kontrastní. To způsobilo výsledné zažloutnutí a delší čas značení.
Další možností je dle konkrétního typu plastu zvolit jinou vlnovou délku laseru, například Green nebo UV laser, popsané v předchozích kapitolách. V našem portfoliu najdete vláknové lasery od společností Tykma Electrox, Datalogic, Abmark / Macsa.
- [1] https://www.barchlaser.com/difference-between-raycus-jpt-max-ipg/
- [2] https://www.scanlab.de/en/products