Laserteknik eller plasmateknik

Laser eller plasma – är valet enkelt?

Tillverkarna av plasmaskärningsmaskiner skriver utförligt om jämförelser mellan olika tekniker och försöker övertyga om att just deras lösningar är överlägsna andra på marknaden. Ur marknadsföringssynpunkt är detta helt naturligt. Det är dock värt att fundera över om tillverkaren av en viss teknisk lösning på ett trovärdigt sätt kan uttala sig om andra lösningar på marknaden, och framför allt om denne har tillräcklig kunskap för att överhuvudtaget kunna göra en jämförelse.

Varje teknik är avsedd för en annan produktionsprofil. Det är framför allt tillverkarna av skärmaskiner som vet detta bäst, eftersom de har alla tillgängliga tekniker i sitt sortiment, liksom kombinerade tekniker. Kompetenta säljares roll är att ge kunden råd om de lösningar som är mest fördelaktiga för just denne.

Laserteknikens egenskaper

Laserskärning är den modernaste metoden för termisk materialskärning. Den är mycket precis och snabb. Jämfört med plasmaskärning är den mer mångsidig. Den möjliggör nämligen bearbetning av olika typer av stål samt legeringar av icke-järnmetaller. Dess tillämpningsområde beror på vilken laserkälla som används. Man kan även med framgång skära i trä, läder och vissa plaster. Den senaste lösningen, baserad på ”Fiber”-teknik, genererar en laserstråle och överför den till skärhuvudet via en optisk fiber, vilket utökar skärmaskinernas användningsmöjligheter och avsevärt minskar driftskostnaderna. Den minskar också elförbrukningen avsevärt. Laserskärare (även kallade fiberlaserskurare) kännetecknas, till skillnad från äldre tekniker (t.ex. med CO₂- eller skivlaserkällor), av både en diodkälla och fiberledning av laserstrålen. Längden på den genererade laservågen är tio gånger kortare än hos en CO₂-laser, vilket gör det möjligt att uppnå en högre energikoncentration och skära i mer reflekterande material som tidigare tekniker inte klarade av. Tack vare de fysikaliska egenskaperna hos laserstrålen – nämligen den tio gånger kortare våglängden och den betydligt högre energitätheten – kan vi uppnå en flera gånger högre skärhastighet. Den IPG-laserkälla som används av företaget Eckert har en verkningsgrad (Wall-plug efficiency) på över 30 procent, vilket resulterar i en energiförbrukning som är tre gånger lägre jämfört med en CO2-laserkälla.

Vem är lasern avsedd för?

För att kunna ge ett konkret svar på denna fråga måste man analysera sin egen produktionsprofil. Om man skär ut precisa detaljer med komplicerade former och hål med liten diameter, och samtidigt förväntar sig utmärkt kvalitet och hög skärprestanda, bör en fiberlaser utrustad med linjära drivsystem uppfylla kraven. Det är värt att betona att det inte går att skära vissa former, såsom t.ex. inre vinklar, öglor, bågar och kammar, med hög kvalitet med plasma. Även när det gäller att skära hål har lasern en stor fördel, eftersom vi med den kan skära ett hål med en diameter på 0,1 mm i en 1 mm tjock rostfri stålplåt. Plasma klarar sig inte lika bra i denna jämförelse, eftersom den minsta diametern för ett kvalitativt utskuret hål i en 1 mm tjock plåt är 6 mm. Erfarenheten visar att fiberlasern kan vara sex gånger snabbare än plasma vid skärning av tunna plåtar. Man bör dock beakta att lasern vid stora tjocklekar och snabb skärning kan orsaka att det bildas spår i materialet. Plasmaskärning av tunna plåtar kan i sin tur orsaka snedskärningar. Ju större tjocklek, desto större snedskärning. För svartstål kan den uppgå till 2 grader. För andra material kan den vara större. Laserskapare med linjära drivsystem uppnår tack vare sin dynamik högre accelerationer än plasmaskapare och högre skärhastigheter (till och med över 150 m/min), vilket förkortar maskinens start- och bromssträcka. Detta har en betydande inverkan på skärtiden. Det är också värt att betona att kostnaden för slitdelar är högre vid plasmaskärning. En viktig faktor vid valet av lämplig teknik är även värmepåverkanszonen, som är stor vid plasmaskärning. En hög värmepåverkan kan leda till förändringar i materialets egenskaper. Detta är särskilt viktigt vid senare svetsning av konstruktioner som ska godkännas av UDT.

Möjligheter

När det gäller utbudet av material som kan skäras är det bäst att utgå från praktiken och titta på orderportföljen hos företag som använder fiberlasrar. Generellt sett kan man konstatera att det främst rör sig om företag som bedriver storskalig serietillverkning av färdiga komponenter för montering, vilka förutom sin egen produktion även erbjuder skärtjänster. Bland de mest intressanta tillämpningarna av laser i tillverkningen kan man bland annat nämna: tillverkning av avancerade kontrollpaneler, tillverkning av metallkomponenter inom möbelindustrin, behållare av syrafast stål, expansionskonstruktioner, jordbruksindustrin, fordonsindustrin och försvarsindustrin. De främsta kunderna för plasmamaskiner är däremot tillverkare av svetsade stålkonstruktioner.

Tekniska nyheter

Tekniken för materialbearbetning med fiberlaser moderniseras och förbättras ständigt. Den huvudsakliga utvecklingsinriktningen är optimering av skärprestanda och skärkvalitet. En ny lösning som företaget Eckert har infört är magnetiska linjära drivsystem. Deras konstruktion bygger inte på rörliga delar, vilket gör att dessa drivsystem är mer tillförlitliga och har högre noggrannhet och repeterbarhet vid positionering. Tack vare detta blir skärprocessen stabil och så precis som möjligt. Vi uppnår högre dynamik hos skärmaskinen genom att öka maskinens accelerationer och förflyttningshastigheter. Kortare förflyttningstider och kortare skärtid innebär lägre kostnader för den dagliga driften av maskinen. I den senaste lösningen begränsas skärhastigheten praktiskt taget endast av källans effekt.

Investera klokt

När man väljer en skärteknik som passar produktionsomfånget bör man inte enbart se till priset. Kom ihåg att det, även om de är begränsade, fortfarande finns EU-medel tillgängliga. Dessa kommer främst att avsättas för projekt som i största utsträckning uppfyller målen i strategin ”Europa 2020” – det vill säga innovativa investeringar som bygger på ny teknik, är miljövänliga osv. Även nystartade företag kan ansöka om sådant stöd, och beloppet kan uppgå till mer än hälften av den planerade investeringen. I planeringsfasen av investeringen är det också värt att söka professionell rådgivning från tillverkare som i sitt utbud har alla tekniker som finns tillgängliga på marknaden. Sådana företag har inte bara kunskap och omfattande erfarenhet, utan kan framför allt erbjuda det bredaste utbudet av lösningar som uppfyller kundernas förväntningar och är optimalt anpassade till produktionsförhållandena.