Fiberlaser: functionaliteit en toepassingsgebieden

• Definitie: Vastestoflasers die licht geleiden in optische glasvezels, meestal gedoteerd met zeldzame aardelementen. 

• Belangrijke punten: Uitzonderlijke precisie, hoge efficiëntie, veelzijdigheid en robuustheid. 

• Toepassingen: Gedetailleerde gravures/markeringen 

• Voordelen: Compact ontwerp, energiezuinig, lange levensduur, weinig onderhoud, contactloos proces 

• Beperkingen: Niet ideaal voor organische materialen zoals hout of transparante materialen (helder glas),  of sommige kunststoffen 

Lasertechnologie heeft in productie en ontwerp een revolutie teweeggebracht in de materiaalbewerking. Van alle lasers onderscheiden fiberlasers zich door hun precisie, efficiëntie en markeerflexibiliteit in toepassingen. In deze handleiding krijgt u uitleg over fiberlasers, hun voordelen, veelvoorkomende toepassingen en belangrijke veiligheidsoverwegingen die van belang zijn bij het kiezen van een nieuwe lasermachine. 

Ontdek lasermachines

Een fiberlaser is een vastestoflaser waarbij zowel het licht van de laser als van de pomp door optische glasvezels wordt geleid. Het actieve medium van de laser is de interne dwarsdoorsnedeoppervlak van de glasvezel, vaak gedoteerd met een zeldzaam aardelement zoals ytterbium. 

Om het wat duidelijker te maken: laserdiodes zorgen voor energie door licht (bijvoorbeeld 915 nm, 977 nm of 1064 nm) via optische vezels aan de gedoteerde glasvezel te leveren. Deze optische vezels worden met elkaar verbonden door middel van splicing, een proces met lasnaden dat open straalbanen voor pomp- of laserlicht elimineert. Hierdoor zijn fiberlasers uitzonderlijk robuust tegen vervuiling en trillingen. 

De meeste fiberlasers voor markeren en graveren zijn gepulseerde fiberlasers, vaak met een MOPA -ontwerp (Master Oscillator Power Amplifier). Deze single-pass versterking in een spiraalvormige vezel maakt een groot versterkingsbereik en hoge versterking mogelijk binnen een compact volume. 

Gepulseerde fiberlasers hebben doorgaans een piekvermogen van 10-20 kW en een gemiddeld uitgangsvermogen van 10-100 W, waardoor ze geschikt zijn voor diverse precisietaken. Hun hoge straalkwaliteit en uitstekende focus maken verschillende toepassingen mogelijk: 

• Complex graveren en markeren: Fiberlasers blinken uit in het aanbrengen van permanente, contrastrijke markeringen op metalen, bepaalde kunststoffen en keramiek. Het graveren en markeren van gedetailleerde patronen in hoge resolutie is eenvoudig mogelijk, waardoor ze perfect zijn voor het graveren van ontwerpen, tekst, logo's of serienummers. Bovendien is diepgraveren geen probleem voor fiberlasers vanwege hun speciale vermogensdichtheid. Daarom variëren de toepassingen van de fiberlasers die Trotec produceert van juwelen tot de auto-industrie.    
• Aanvullende toepassingen van fiberlasers in het algemeen: Daarnaast kunnen sommige fiberlasers ook worden gebruikt voor lasnaden of oppervlaktereiniging en zijn er ook steeds meer toepassingen in andere gebieden. 

Bij het kiezen van een lasermachine vindt u verschillende technologieën. Het kiezen van de juiste technologie voor uw toepassing kan overweldigend zijn. De volgende vergelijking kan u een overzicht geven van de verschillen tussen de soorten lasermachines. 

Fiberlaser vs. CO2-laser: 

• Snelheid en materialen: Met een golflengte van 1.064 micrometer produceren fiberlasers een extreem kleine brandpuntsdiameter. Daardoor is hun intensiteit tot 100 keer hoger dan die van CO2-lasers met hetzelfde uitgezonden gemiddelde vermogen. Fiberlasers zijn bijgevolg optimaal geschikt voor het markeren van metaal door middel van annealing markering, voor metaalgraveren en voor contrastrijke kunststofmarkeringen.  

•  Aan de andere kant zijn CO2-lasers met hun langere golflengte, ideaal voor het snijden, graveren en markeren van niet-metalen materialen zoals hout, acryl, leer, papier, textiel en glas. 

• Precisie en stralingskwaliteit: In vergelijking bieden fiberlasers doorgaans een hogere precisie en een fijnere stralingskwaliteit, wat resulteert in gladdere snijranden op metalen. 

• Onderhoud en levensduur: Fiberlasers hebben over het algemeen een langere levensduur en vereisen weinig onderhoud omdat ze contactloos markeren en graveren, en geen slijtageonderdelen hebben.

Fiberlaser vs. Nd:YAG-laser: 

• Use cases: Gepulseerde fiberlasers hebben de traditionele YAG-lasers voor veel toepassingen gedeeltelijk vervangen, vooral voor markeren en graveren. Fiberlasers zijn over het algemeen beter geschikt voor industriële metaalbewerking en snelle productie. 

• Puls: YAG-lasers kunnen hogere piekvermogens voor pulsen hebben (30-100 kW), vergeleken met de 10-20 kW van fiberlasers. 

• Gebruiksgemak: Fiberlasers bieden aanzienlijke voordelen op het gebied van compactheid, robuustheid, lange levensduur en algemene kosteneffectiviteit. 

Fiberlaser vs. diodelaser  

• Veelzijdigheid in materiaal en toepassingen: Fiberlasers werken meestal op 1064 nm. Deze golflengte wordt sterk geabsorbeerd door metalen, waardoor fiberlasers ideaal zijn voor het markeren van metalen en bepaalde kunststoffen. Diodelasers werken meestal op 450 nm (blauw licht) of soms rond 808-980 nm (infrarood), afhankelijk van het type diode. Blauwe diodes (450 nm) worden goed geabsorbeerd door organische materialen zoals hout, leer en bepaalde kunststoffen, naast het markeren van sommige metalen. Fiberlasers worden voornamelijk gebruikt voor speciale doeleinden bij het markeren van metaal en kunststof, terwijl diodelasers veelzijdiger zijn in verschillende materialen. 

• Diepgraveren van metalen: Fiberlasers zijn geschikt voor diepgraveren op metalen, terwijl diodelasers niet dezelfde diepte kunnen bereiken bij het markeren van metaal. 

• Budget: Diodelasermachines (zoals de Speedy 100 cross ) bieden vaak een groter markeergebied tegen lagere kosten in vergelijking met veel galvo-fiberlasermachines.  

Een belangrijk voordeel van fiberlasers is hun indrukwekkende levensduur. Ruimtelijk gescheiden pompdiodes, elk met een eigen koellichaam, dragen bij aan een hoge levensduur voor deze kritieke onderdelen. Fiberlasers hebben over het algemeen een totale levensduur van 50.000 tot 100.000 bedrijfsuren voordat ze groot onderhoud nodig hebben of aanzienlijk verslechteren. Door deze langere levensduur zijn ze een slimme langetermijninvestering. 

Fiberlasers bieden verschillende overtuigende voordelen: 

• Snelle markeringen van hoge kwaliteit, vooral op metalen en kunststoffen 
• Hoge precisie, ook bij fijne en gedetailleerde markeringen 
• Compact en onderhoudsvrij ontwerp: Het grote oppervlak en het lage volume van de glasvezels maken effectieve koeling mogelijk en dragen bij aan een compact, robuust en vrijwel onderhoudsvrij ontwerp. 
• Energie-efficiëntie: Ze hebben een hoge elektrisch-optische efficiëntie (meer dan 20%), wat leidt tot lagere energiekosten en minder restwarmte tijdens het gebruik. 
• Lagere totale kosten: Vergeleken met oudere YAG-lasers hebben fiberlasers aanzienlijk lagere totale levensduurkosten voor vergelijkbare toepassingen, waardoor ze op lange termijn een voordeligere keuze zijn. 
• Bestendig tegen vervuiling: Interne geleiding van pomp- en laserlicht binnen optische vezels, bereikt door precisie splicing, elimineert open stralingspaden, waardoor ze zeer bestendig zijn tegen stof en andere verontreinigingen. 

Ondanks hun immense mogelijkheden hebben fiberlasers beperkingen wat betreft de compatibiliteit met materialen: 

• Transparante materialen: Materialen zoals helder glas zijn een uitdaging voor fiberlasers. De golflengte van fiberlasers wordt niet goed geabsorbeerd door transparante materialen, wat leidt tot slechte of geen graveer-/snijresultaten.  
• Hout: Fiberlasers zijn niet ideaal voor het snijden of diepgraveren van hout. De organische, ongelijke structuur van hout leidt vaak tot inconsistente of geen resultaten. Hier zijn CO2-lasers over het algemeen de beste keuze voor snijden of graveren. 
• Bepaalde kunststoffen: Over het algemeen kunnen goede markeerresultaten op kunststoffen worden bereikt met een fiberlaser. Hier creëren de pigmenten in het kunststof een lichtere of donkerdere kleur afhankelijk van de pigmentatie; donkere pigmenten zorgen voor een lichtere kleur en lichtere kunststoffen zorgen voor een donkerdere kleur. Aan de andere kant kunnen sommige kunststoffen niet worden gemarkeerd vanwege hun hittegevoeligheid, die sterk afhangt van de samenstelling van de kunststof.   
• Materialen met risico op vezelschade: Het genereren van pulsen met een zeer korte duur en hoge energie kan zorgen voor extreem hoge piekintensiteiten binnen de kleine doorsnede van de glasvezel, waardoor de vezel mogelijk beschadigd kan raken door de vorming van "kleurcentra". 
• Andere ongeschikte materialen: Materialen die chroom (VI) bevatten, zoals sommige leersoorten, koolstofvezels, PVC, PVB, PTFE (Teflon) en berylliumoxide mogen nooit worden bewerkt met een laser vanwege de vrijkomende giftige dampen.

Fiberlasers zenden intense straling uit die schadelijk kan zijn. Daarom is veiligheid van het grootste belang bij het werken met een lasermachine. De belangrijkste veiligheidspunten zijn: 

• Oog- en huidbescherming: Directe blootstelling aan de laserstraal kan ernstig en blijvend oogletsel of brandwonden aan de huid veroorzaken. Toch zijn er bij Trotec-lasermachines geen extra beschermingseisen vereist, zoals een geschikte laserveiligheidsbril, omdat er alleen lasers van laserklasse 2 worden geleverd.  
• Rook en deeltjes: Het fiberlasersnijden, vooral van metalen, genereert rook, stof en deeltjes. Daarom zijn goede ventilatie- en afzuigsystemen essentieel om inhalatierisico's te voorkomen en een veilige werkomgeving te behouden. 
• Brandgevaar: De intense hitte kan brandbare materialen doen ontvlammen. Daarom moet u ervoor zorgen dat de werkruimte vrij is van brandbare materialen. 

Het naleven van deze voorzorgsmaatregelen en strikte veiligheidsprotocollen is van cruciaal belang om zowel de gebruikers als de mensen in de buurt te beschermen. 

Gezien hun hoge efficiëntie, lange levensduur en uitzonderlijke precisie op metalen en kunststoffen, zijn fiberlasers vaak een zeer geschikte investering. De voordelen op het gebied van snelheid, kwaliteit en veelzijdigheid rechtvaardigen vaak de investering in een hoogwaardige fiberlaser, vooral voor bedrijven die zich richten op metaalbewerking en toepassingen met hoge precisie. 

Als u voornamelijk metalen wilt graveren of markeren met een ongeëvenaarde precisie en snelheid, of als u een robuust systeem met minimaal onderhoud en een lange levensduur nodig hebt, dan is een fiberlaser zeer geschikt voor u. Toch moet u altijd rekening houden met uw specifieke materiaal- en toepassingsvereisten. Bovendien staan onze experts altijd klaar om u te helpen bij de besluitvorming of om eventuele vragen te beantwoorden. 

Neem contact op met een fiberlaserexpert