Fiber lazer - işlevsellik ve uygulama alanları

• Tanım: Genellikle nadir toprak elementleri ile katkılı, optik cam fiberler içinde ışığı yönlendiren katı hal lazerleri, . 

• Güçlü yönleri: Olağanüstü hassasiyet, yüksek verimlilik, çok yönlülük ve sağlamlık. 

• Uygulamalar: Karmaşık gravürler/işaretler 

• Avantajları: Kompakt tasarım, enerji verimliliği, uzun kullanım ömrü, az bakım gerekliliği, temassız işlem 

• Sınırlamaları: Ahşap veya şeffaf malzemeler (şeffaf cam)  veya bazı plastikler gibi organik malzemeler için ideal değildir 

Üretim ve tasarımda, lazer teknolojisi bir bütün olarak malzeme işlemede devrim yarattı. Tüm lazerler arasında fiber lazerler hassasiyetleri, verimlilikleri ve uygulamalardaki markalama esneklikleri nedeniyle öne çıkar. Bu kılavuzda fiber lazerler, avantajları, yaygın uygulamaları ve yeni bir lazer seçerken dikkat edilmesi gereken önemli güvenlik hususları açıklanmaktadır. 

Lazer makinelerini keşfedin

Fiber lazer, hem lazer ışığının hem de pompa ışığının optik cam fiberler içinde yönlendirildiği bir katı hal lazeridir. Lazerin aktif ortamı, genellikle iterbiyum gibi nadir toprak elementiyle katkılı cam fiberin iç kesit alanıdır. 

Daha ayrıntılı olarak, lazer diyotlar enerji sağlayarak optik fiberler aracılığıyla katkılı cam fibere ışık (örneğin 915nm, 977nm veya 1064 nm'de) gönderir. Bu optik fiberler, pompa veya lazer ışığı için açık ışın yollarını ortadan kaldıran bir cam kaynak işlemi olan ekleme yoluyla bağlanır. Bu, fiber lazerleri kirlenme ve titreşimlere karşı son derece sağlam hale getirir. 

Markalama ve kazıma için kullanılan çoğu fiber lazer, genellikle bir MOPA (Ana Osilatör Güç Amplifikatörü) tasarımı kullanan darbeli fiber lazerlerdir. Sarmal bir fiberdeki bu tek geçişli amplifikasyon, kompakt bir hacim içinde geniş bir amplifikatör aralığı ve yüksek kazanım sağlar. 

Darbeli fiber lazerler genellikle 10kW-20kW'lık bir darbe tepe gücüne ve 10W-100W'lık bir ortalama çıkış gücüne sahiptir, bu da onları çeşitli hassas görevler için uygun kılar. Yüksek ışın kaliteleri ve mükemmel odaklanmaları çeşitli uygulamalara olanak sağlar: 

• Karmaşık gravürler ve işaretler: Fiber lazerler metaller, bazı plastikler ve seramikler üzerinde kalıcı, yüksek kontrastlı işaretler oluşturmada mükemmeldir. Yüksek çözünürlükte ayrıntılı desenlerin kazınması ve işaretlenmesi kolaydır; bu da onları tasarımların, metinlerin, logoların veya seri numaralarının kazınması için mükemmel kılar. Ayrıca, özel güç yoğunlukları nedeniyle derin kazıma fiber lazerler için sorun değildir. Bu nedenle Trotec tarafından üretilen fiber lazerlerin uygulama alanları kuyumculuktan otomotiv sektörüne kadar uzanmaktadır.    
• Genel olarak fiber lazerlerin ek uygulamaları: Ayrıca, bazı fiber lazerler kaynak yapma veya yüzey temizleme için de kullanılabilir ve diğer alanlarda da giderek daha fazla uygulama alanı bulmaktadır. 

Bir lazer sistemi seçerken, kullanım durumunuz için doğru olanı seçmenin çok zor olabileceği çeşitli teknolojilerle karşılaşacaksınız. Aşağıdaki karşılaştırma size lazer türleri arasındaki farklar hakkında genel bir bakış sağlayabilir. 

Fiber Lazer CO2 Lazer karşılaştırması: 

• Hız ve malzemeler: 1.064 mikrometre dalga boyuna sahip fiber lazerler, son derece küçük bir odak çapı üretir ve sonuç olarak yoğunlukları, aynı yayılan ortalama güce sahip CO2 lazerlerden 100 kata kadar daha yüksektir. Bu nedenle, fiber lazerler tavlama yoluyla metal markalama, metal kazıma ve yüksek kontrastlı plastik markalama için en uygun yöntemdir.  

•  Öte yandan, daha uzun dalga boyuna sahip CO2 lazerler ahşap, akrilik, deri, kağıt, tekstil ve cam gibi metalik olmayan malzemelerin kesilmesi, kazınması ve markalanması için idealdir. 

• Hassasiyet ve ışın kalitesi: Buna karşılık, fiber lazerler genellikle daha yüksek hassasiyet ve daha ince ışın kalitesi sunarak metaller üzerinde daha pürüzsüz kesim kenarları elde edilmesini sağlar. 

• Bakım ve kullanım ömrü: Fiber lazerler genellikle daha uzun ömürlüdür ve temassız markalama ve kazıma ve aşınan parçası olmaması nedeniyle çok az bakım gerektirir.

Fiber Lazer Nd:YAG Lazer: 

• Kullanım durumları: Darbeli fiber lazerler, özellikle markalama ve kazıma olmak üzere birçok uygulama için geleneksel YAG lazerlerin yerini kısmen almıştır. Fiber lazerler genellikle endüstriyel metal işleme ve yüksek hızlı üretim için daha uygundur. 

• Darbe: YAG lazerler, fiber lazerlerde 10kW-20kW kıyasla daha yüksek darbe tepe güçlerine (30-100kW) sahip olabilir. 

• Kullanılabilirlik: Fiber lazerler tasarım kompaktlığı, sağlamlık, uzun ömürlülük ve genel maliyet etkinliği açısından önemli avantajlar sunar. 

Fiber Lazer Diyot Lazer Karşılaştırması 

• Malzeme ve uygulama çeşitliliği: Fiber lazerler tipik olarak 1064 nm'de çalışır. Bu dalga boyu metaller tarafından yüksek oranda emilir, bu da fiber lazerleri metalleri ve bazı plastikleri markalamak için ideal hale getirir. Diyot lazerler genellikle 450 nm (mavi ışık) veya bazen diyot tipine bağlı olarak 808-980 nm (kızılötesi) civarında çalışır. Mavi diyotlar (450 nm), bazı metalleri markalamanın yanı sıra ahşap, deri ve bazı plastikler gibi organik malzemeler tarafından iyi emilir. Bu nedenle, fiber lazer esas olarak metal ve plastik markalamada özel amaçlar için kullanılırken, diyot lazer farklı malzemeler arasında daha geniş çok yönlülük sunar. 

• Metal üzerine derin kazıma: Fiber lazerler metaller üzerine derin kazıma için uygunken, diyot lazerler metal markalamada aynı derinliğe ulaşamaz. 

• Bütçe: Diyot lazer sistemleri (Speedy 100 cross  gibi) genellikle birçok galvo fiber lazer sistemine kıyasla daha düşük maliyetle daha geniş bir markalama alanı sağlar.  

Enerji, ışığı (genellikle 915nm veya 977nm) optik fiberler aracılığıyla katkılı cam fibere getirilen lazer diyotlar tarafından sağlanır. Optik fiberler ekleme (cam kaynağı) yoluyla birbirine bağlanır, yani genellikle pompa veya lazer ışığı için açık ışın yolları yoktur (bkz. Şekil 1). Sonuç olarak, fiber lazer kirlenme ve titreşimlere karşı nispeten dayanaklıdır. Pompa diyotları birbirinden uzamsal olarak ayrıldığından ve her birinin kendi ısı emicisi olduğundan, pompa diyotlarının hizmet ömrü uzundur. Lazer darbelerinin tepe gücü yaklaşık 10 - 20kW'ın altında tutulduğu sürece, bu, on binlerce saatlik uzun bir genel hizmet ömrü ile sonuçlanır. Sürekli yayılan fiber lazerlerin ("cw" = sürekli dalga) yanı sıra darbeli fiber lazerler de vardır. Aşağıda sadece darbeli fiber lazerler ele alınacaktır, çünkü bunlar markalama ve kazıma uygulamaları için çok daha uygundur. Darbe süreleri tipik olarak yaklaşık 100 nanosaniyedir - birkaç nanosaniyelik daha kısa darbeler elde edilebilir, ancak yalnızca önemli ölçüde daha düşük darbe enerjisinde.

"MOPA" tasarımındaki darbeli fiber lazerler bir "ana osilatör" (aynı zamanda "tohum lazeri") ve fibere bağlı bir "güç amplifikatöründen" oluşur. İlki ya bir diyot lazer ya da ortalama gücü birkaç miliwatt ila maksimum yaklaşık 150mW olan bir "çip üzerinde lazer "dir. Lazer, tanımlanmış bir darbe şekline sahip darbeler yayar. "Çip üzerinde lazer" tek bir çip üzerinde bir lazer barındırır - lazer aktif ortam, reflektörler ve diğer optik bileşenler genellikle sadece entegre olmakla kalmaz, aynı zamanda monolitik olarak inşa edilir. Amplifikatör, fiber bağlı pompa diyotları aracılığıyla enerji sağlanan iterbiyum katkılı bir cam fiberden oluşur. Bir lazer darbesi üretilecekse, pompa diyotları önce amplifikatör fiberini şarj eder (popülasyon inversiyonu). Kendiliğinden emisyonla boşalmadan önce tohum lazer, fiberden geçerken birkaç yüz kattan bin kata kadar yükseltilen bir darbe yayar. Amplifikasyon tek bir geçişte gerçekleşir ("tek geçişli amplifikatör"). Fiber genellikle bobin formundadır - bu nedenle küçük bir hacimde, geniş bir amplifikatör aralığı ve dolayısıyla yüksek kazanım gerçekleştirilebilir.

Fiber lazerlerin önemli bir avantajı da etkileyici uzun ömürleridir. Her biri kendi ısı emicisine sahip, mekansal olarak ayrılmış pompa diyotları, bu kritik bileşenler için yüksek hizmet ömrüne katkıda bulunur. Fiber lazerler genellikle büyük bir bakım veya önemli bir bozulma olmadan önce 50.000 ila 100.000 saatlik bir çalışma ömrüne sahiptir. Bu uzun ömür, onları uzun vadeli akıllı bir yatırım haline getirir. 

Fiber lazerler çeşitli cazip avantajlar sunar: 

• Özellikle metaller ve plastikler üzerinde hızlı ve yüksek kaliteli markalamalar 
• İnce ve detaylı markalamada da yüksek hassasiyet 
• Kompakt ve bakım gerektirmeyen tasarım: Cam fiberlerin geniş yüzey alanı ve düşük hacmi etkili soğutma sağlayarak kompakt, sağlam ve neredeyse bakım gerektirmeyen bir tasarıma katkıda bulunur. 
• Enerji verimliliği: Yüksek elektrik-optik verimliliğe (%20'nin üzerinde) sahiptirler, bu da daha düşük enerji maliyetleri ve çalışma sırasında daha az atık ısı sağlar. 
• Daha düşük genel maliyet: Eski YAG lazerlerle karşılaştırıldığında, fiber lazerler benzer uygulamalar için önemli ölçüde daha düşük genel hizmet ömrü maliyetine sahiptir ve bu da onları uzun vadede daha ekonomik bir seçim haline getirir. 
• Kirlenmeye karşı dayanıklılık: Pompa ve lazer ışığının optik fiberler içinde hassas ekleme yoluyla elde edilen dahili yönlendirmesi, açık ışın yollarını ortadan kaldırarak bu fiberleri toza ve diğer kirleticilere karşı oldukça dayanıklı hale getirir. 

Muazzam yeteneklerine rağmen, fiber lazerlerin malzeme uyumluluğu konusunda sınırlamaları vardır: 

• Şeffaf malzemeler: Şeffaf cam gibi malzemeler fiber lazerler için zorludur. Fiber lazerlerin dalga boyu şeffaf malzemeler tarafından kolayca emilmez, bu da kazıma/kesme sonuçlarının zayıf olmasına veya hiç olmamasına neden olur.  
• Ahşap: Fiber lazerler ahşabı kesmek veya derin oymak için ideal değildir. Ahşabın organik, düzensiz yapısı genellikle sonuç alınamamasına veya tutarsız sonuçlara yol açar. Burada CO2 lazerler genellikle kesme veya kazıma için tercih edilen seçenektir. 
• Bazı plastikler: Genel olarak, fiber lazer ile plastikler üzerinde iyi markalama sonuçları elde edilebilir. Burada plastikteki pigmentler, pigmentasyona bağlı olarak daha açık veya daha koyu bir renk oluşturur; koyu renkli pigmentler daha açık renklenmeye neden olurken, daha açık renkli plastikler daha koyu bir renklenme elde eder. Öte yandan, bazı plastikler, plastiğin bileşimine çok bağlı olan ısıya duyarlılıkları nedeniyle markalanamaz.   
• Fiber hasarı riski olan malzemeler: Çok kısa süreli ve yüksek enerjili darbelerin üretilmesi, cam fiberin küçük kesitinde aşırı yüksek yoğunluklar oluşturabilir ve bu da "renk merkezleri" oluşturarak fibere potansiyel olarak zarar verebilir. 
• Diğer uygun olmayan malzemeler: Bazı deriler, karbon fiberler, PVC, PVB, PTFE (Teflon) ve berilyum oksit gibi krom (VI) içeren malzemeler, zehirli dumanların açığa çıkması nedeniyle asla lazerlerle işlenmemelidir.

Fiber lazerler zararlı olabilecek yoğun radyasyon yayar. Bu nedenle, herhangi bir lazer sistemini çalıştırırken güvenlik çok önemlidir. Önemli güvenlik noktaları şunlardır: 

• Göz ve cilt koruması: Lazer ışınına doğrudan maruz kalmak ciddi ve kalıcı göz hasarına veya cilt yanıklarına neden olabilir. Buna rağmen, yalnızca lazer sınıfı 2 lazerler sağlandığından Trotec lazerlerinde uygun lazer güvenlik gözlükleri gibi ek koruma gereklilikleri gerekmez.  
• Dumanlar ve partiküller: Özellikle metallerin fiber lazer ile kesimi duman, toz ve partikül üretir. Bu nedenle, soluma risklerini önlemek ve güvenli bir çalışma ortamı sağlamak için uygun havalandırma ve tahliye sistemleri şarttır. 
• Yangın tehlikeleri: Yoğun ısı yanıcı maddeleri tutuşturabilir. Bu nedenle çalışma alanınızın yanıcı maddelerden arındırılmış olduğundan emin olmanız gerekir. 

Bu önlemlerin yanı sıra sıkı güvenlik protokollerine uymak hem operatörleri hem de çevredekileri korumak için çok önemlidir. 

Yüksek verimlilikleri, uzun ömürleri ve metaller ve plastikler üzerindeki olağanüstü hassasiyetleri göz önüne alındığında, fiber lazerler genellikle çok uygun bir yatırımdır. Hız, kalite ve çok yönlülük açısından sağladığı avantajlar, özellikle metal işleme ve yüksek hassasiyetli uygulamalara odaklanan işletmeler için yüksek kaliteli bir fiber lazere yatırım yapmayı haklı çıkarmaktadır. 

Ana ihtiyaçlarınız arasında metalleri benzersiz bir hassasiyet ve hızla kazımak veya markalamak varsa ya da minimum bakım ve uzun bir çalışma ömrüne sahip sağlam bir sisteme ihtiyacınız varsa, fiber lazer sizin için çok uygundur. Yine de, her zaman özel malzeme ve uygulama gereksinimlerinizi göz önünde bulundurun. Ayrıca, uzmanlarımız karar verme sürecinizde size yardımcı olmaktan veya sorularınızı yanıtlamaktan her zaman mutluluk duyacaktır. 

Fiber Lazer uzmanı ile bağlantı kurun