O que é melhor, máquinas de marcação a laser de fibra ou CO2? Este tópico tem sido discutido na comunidade de manufatura por muitos anos. Porque os puristas do laser insistem que o CO2 é a melhor tecnologia, enquanto outros estão pressionando por novas inovações nas máquinas de marcação a laser de fibra que insistem exatamente no oposto. Quem está certo? Qual tecnologia é superior?
A resposta está no fato de que muitos fabricantes oferecem tecnologia de laser de fibra e CO2 em suas linhas de produtos mecânicos. Isso ocorre porque existem diferenças significativas em tecnologia e recursos, bem como em seu desempenho em materiais, espessuras e aplicações específicas. Tudo se resume ao tipo de material que você deseja cortar.
Em um artigo anterior, descobrimos que os cortadores a laser de fibra obtêm mais energia para a cabeça de corte do ressonador ou da fonte de alimentação. Isso é feito sem a necessidade de refletir o feixe de um espelho e depois refocalizá-lo através de muitas lentes. O feixe permanece focado na fonte. As vantagens dos lasers de CO2 são sua flexibilidade e tipo de material.
O que é uma máquina de marcação a laser de fibra?
Um laser de fibra é simplesmente o termo para o sistema de entrega de fibra óptica que fornece um feixe de luz intenso e amplificado para a cabeça de corte em uma máquina a laser. Este termo não descreve o processo de criação da fonte de luz (que é diferente de uma ressonância de CO2). A entrega de feixe de fibra óptica facilitou muito a fabricação de lasers e muitas máquinas estão agora disponíveis a preços muito baixos.
Como funciona uma máquina de marcação a laser de fibra?
A fibra óptica pega a fonte de luz da cavidade ressonante da máquina de corte a laser e a transmite para seu cabeçote de corte controlado por CNC. O laser é focado através de uma série de lentes na superfície do material pela cabeça de corte. Ele emite pela extremidade o cabo de fibra óptica.
O que é um laser de CO2?
O método real de criar um laser de CO2 é o processo. Um ressonador soprado em alta velocidade com gás CO2 (turbina, soprador) usa uma variedade de partículas de luz de íons (geralmente excitação RF ou excitação DC). Isso faz com que as partículas de luz colidam e se dividam em intervalos maiores.
Como funciona um laser de CO2?
O ressonador de CO2 emite luz suficiente para transmiti-la de maneira diferente do método de fibra óptica. O feixe passa por um processo de reflexão e é então reorientado para o “sistema de entrega do caminho do feixe”. Este é purificado com um “gás inerte” para garantir que o caminho esteja livre de poeira e detritos que possam interferir na transmissão do laser. Após o laser ter sido refletido nas cabeças de corte, ele é reorientado para emitir o feixe da mesma forma que uma máquina de fibra. Isso usa uma série de lentes para refocar o feixe e um escudo de gás de corte de alta velocidade para limpar o caminho.
Lasers de CO2 vs Fibra: Vantagens e Desvantagens de cada um
A tecnologia de gravação a laser de fibra é uma configuração monolítica, fibra a fibra, compacta de estado sólido que corta metal plano. Esta é a principal vantagem. O laser de fibra tem custos operacionais mais baixos do que os lasers de CO2 comparáveis. As características do feixe de laser de fibra proporcionam velocidades de corte mais rápidas que o CO2. Os sistemas de corte a laser de fibra são capazes de cortar mais de uma polegada usando um laser de fibra de maior potência e ainda mais rápido quando o nitrogênio foi usado como gás auxiliar.
No entanto, o melhor lugar para obter a maior vantagem sobre os sistemas de CO2 é a faixa de 1/2 polegada e abaixo. Está claro que a tecnologia de laser de fibra é a maneira mais eficiente e econômica de trabalhar com aço inoxidável, cobre, alumínio, latão ou cobre. Se você estiver cortando madeira, acrílico ou couro, essa tecnologia também está disponível. Recomenda-se a utilização de um laser de CO2.
Vantagens dos lasers de CO2
- Acabamento da superfície: os lasers de CO2 normalmente produzem melhor qualidade de borda em locais de trabalho de aço inoxidável e alumínio.
- Flexibilidade: Os lasers de CO2 oferecem flexibilidade para uma variedade de aplicações de laser, incluindo não metais.
- Tecnologia conhecida: Como a tecnologia laser de CO2 existe há mais de 30 anos, os resultados são completamente previsíveis. Isso fornece um bom nível de garantia para o usuário.
Desvantagens Lasers de CO2
- Despesas operacionais: O custo do laser de CO2 de espelhos, foles e gás de laser necessário para manter o sistema de entrega do caminho do feixe limpo e puro é 70% maior do que a energia consumida pelos ressonadores e sopradores de CO2.
- Manutenção: O sistema de entrega do caminho do feixe requer manutenção. Isso é disruptivo para a fabricação e muito caro.
- Velocidade: os lasers de CO2 não são capazes de competir com a fibra ótica em materiais finos. Por exemplo, a velocidade de corte recomendada para um CO2 de 4 KW em aço macio de 16 GA usando N2 como gás de corte é de apenas 260 IPM, em comparação com cerca de 1.417 IPM para o mesmo laser de fibra equipado, uma diferença significativa.
Laser de fibra de vantagem
- Custo de investimento: O preço da tecnologia laser de estado sólido está caindo à medida que se torna mais popular. Máquinas de corte a laser de fibra domésticas totalmente equipadas podem ser compradas a partir de US$ 300 mil
- Manutenção: A ausência de sistemas de entrega do caminho do feixe e seu uso extensivo de espelhos, foles e lasers de fibra umedecidos com gás (especialmente os tipos de ressonadores de estado sólido) reduzem muito a quantidade de manutenção necessária e os custos associados à manutenção.
- Velocidade: Na competição entre lasers de fibra e lasers de CO2 para materiais finos, simplesmente não há comparação. As fibras são duas a três vezes mais rápidas do que os materiais de calibre.
- Custos operacionais: Os lasers de fibra requerem cerca de 1/3 do consumo de energia de seus equivalentes de CO2 devido aos menores requisitos de energia e resfriamento dos ressonadores. Isso, juntamente com um corte mais rápido e menos manutenção, torna os lasers de fibra muito econômicos.
Desvantagens Lasers de fibra
- Tratamento de materiais espessos: A vantagem dos lasers de CO2 para tratamento de superfícies é sua capacidade de tratar materiais mais espessos, como aço inoxidável e alumínio. Embora a tecnologia de laser de fibra possa ser um futuro distante, o CO2 continua sendo o líder de mercado na área.
- Flexibilidade geral: O laser de CO2 é mais flexível do que outros lasers e pode cortar uma variedade maior de materiais, principalmente não metais. As tecnologias de fibra óptica podem cortar latão e cobre diretamente da caixa (os lasers de CO2 tiveram grande dificuldade com esses materiais), mas ainda são limitados em seu uso, principalmente para aplicações não metálicas.
- Nível de tecnologia/conforto: Se houver sistemas de laser de CO2 em suas instalações, é possível que você inicialmente veja essa tecnologia como o “diabo que você conhece” e não o “diabo que você não conhece”.
Quais materiais os lasers de CO2 e os lasers de fibra podem cortar?
produtos de gravação a laser de CO2
Produtos de gravação a laser de fibra
A vantagem dos lasers de CO2 é que eles podem trabalhar com uma ampla gama de materiais. Eles podem usar com materiais orgânicos (não-metais). Materiais orgânicos são coisas como madeira, acrílico, plástico, borracha, couro e qualquer coisa assim. Lasers de fibra são usados principalmente com metais.
No entanto, os lasers de CO2 não podem ser usados com uma variedade de metais. Isso porque alguns metais são, por natureza, altamente refletivos. Por natureza reflexiva, quero dizer que esses metais são capazes de refletir (reflexo) luz/laser. É como apontar uma lanterna para um espelho e a luz refletirá de volta para você. Metais como alumínio, cobre, ouro, latão e prata são altamente refletivos. Se a luz for refletida de volta para uma máquina a laser, ela poderá danificá-la e o laser de CO2 custará milhares de dólares para ser consertado! Portanto, certifique-se de verificar três vezes se a máquina a laser que você compra pode funcionar com o material que você precisa sem causar nenhum dano. As máquinas a laser de CO2 possuem um feixe de laser que é facilmente refletido de volta por metais altamente refletivos. Os lasers de fibra têm um feixe de laser de frequência muito mais baixa.
(Na verdade, quase todos os metais são reflexivos por natureza. Só que alguns metais são mais reflexivos do que outros.)
Os comprimentos de onda mais curtos dos lasers de fibra podem funcionar bem com uma variedade de metais, mas não com materiais orgânicos/não metálicos. As máquinas de CO2 também podem ser usadas em materiais orgânicos como madeira e plástico. Um gravador a laser de fibra pode causar um incêndio se for usado em madeira. Se for para usar em plástico, pode derreter.
Um laser de CO2 pode trabalhar com metal desde que tenha potência suficiente (watts). Você precisa de cerca de 25-150 watts para gravar algo como aço e cerca de 300 watts para cortá-lo. Os lasers de CO2 também precisam usar oxigênio como transportador para cortar esses metais. Observe que é preciso menos energia (potência) para gravar/marcar o material do que para cortá-lo.
Listei alguns materiais que podem ser usados em combinação com lasers de fibra e CO2. Eu recomendo fortemente que você verifique duas vezes / três vezes on-line e com o negócio que você está comprando se a máquina a laser que você está comprando é compatível com o material que você deseja cortar.
Materiais com os quais os cortadores a laser de CO2 podem ser usados.
- Madeira
- fibra acrílica
- Tijolo
- Tecido
- Delrin
- Pano
- Couro
- Mármore
- Placa fosca
- melamina
- Papel
- Filme de poliéster
- Quadro de imprensa
- Borracha
- folheado de madeira
- Fibra de vidro
- Metal pintado
- Telha
- Plástico
- Cortiça
- Corian
- Alumínio anodizado
Lasers de fibra de material estão disponíveis.
- Alumínio
- Tungstênio
- Carboneto
- Cerâmicas não semicondutoras
- Ligas de cromo
- Metal pintado
- Fibra de vidro
- Fibras de Carbono
- Níquel
- Plástico
- Polímeros
- Borracha
- Prata
- Ouro
- Aço inoxidável
Quais são os custos de compra e operação?
Ao comprar uma máquina a laser, você precisa saber o custo total de propriedade para ver se está fazendo um investimento inteligente. Custo total de propriedade significa o custo da máquina a laser quando você a compra e o custo de operação e manutenção/reparo ao longo do tempo.
Hoje, o custo inicial/adiantado de um laser de fibra é maior do que o de um laser de CO2. Lasers de fibra de ponta normalmente começam em US$ 40.000. Máquinas de CO2 de ponta normalmente começam em US$ 10.000. Em geral, os lasers de fibra tendem a custar mais do que as máquinas de CO2 com as mesmas estatísticas e recursos (por exemplo, potência (watts), tamanho, velocidade etc.).
O custo inicial ou inicial de uma máquina a laser é apenas uma parte da equação. É importante considerar também os custos de manutenção, operação e reparo das máquinas a laser. Algumas pessoas cometem o erro de olhar para o preço inicial da máquina a laser e esquecer de calcular os custos operacionais. Manter e reparar máquinas a laser ao longo do tempo. Não cometa esse erro, especialmente se você for usar a máquina a laser regularmente.
Calculando o custo total de propriedade
Normalmente, o custo total de um laser de CO2 é maior do que o de um laser de fibra ao longo do tempo. Aqui estão algumas coisas a serem consideradas ao calcular o custo total de um laser.
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Consumíveis: os lasers de CO2 requerem um gás (como oxigênio ou nitrogênio) para operar, enquanto os lasers de fibra não. (Lasers de fibra podem usar gás para melhor qualidade de corte).
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Consumo de energia: Os cortadores a laser de fibra consomem cerca de três vezes mais energia do que os lasers de CO2. Isso basicamente significa que o laser de fibra usa 3 vezes menos energia para cortar a mesma coisa.
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Manutenção/limpeza de peças: Os lasers de CO2 possuem peças como espelhos, turbinas e caixas d’água que precisam ser limpas e reparadas. Caso contrário, eles podem quebrar e custar dinheiro em reparos. Portanto, lembre-se de prestar atenção às necessidades de sua máquina a laser. Você pode economizar muito dinheiro a longo prazo.
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Reparo: as peças de laser de CO2 são mais propensas a falhar do que as peças de laser de fibra. Estima-se que leva cerca de 50.000 a 100.000 horas para uma máquina de laser de fibra falhar, enquanto o CO2 leva cerca de 20.000 horas. Os cortadores a laser de fibra são o que você chamaria de máquinas de estado sólido (quase todas em uma única peça). Isso significa que eles não têm partes móveis. Portanto, a probabilidade de falha ou operação não funcional é muito menor.
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Vida útil: Cada máquina acabará por quebrar …… De um modo geral, as máquinas a laser de CO2 de ponta duram cerca de 10 a 15 anos. As fibras podem durar duas vezes mais, se não mais de três vezes mais.
Lembre-se de manter esses pontos em mente ao tentar calcular o custo do tipo de máquina a laser que você escolherá. Se você não corta materiais com frequência e precisa cortar materiais não metálicos, como madeira ou acrílico, uma máquina de CO2 seria sua melhor escolha. Se você precisar cortar muito metal, especialmente metal fino, um laser de fibra pode ser a melhor escolha para você.
Outra coisa a lembrar que funcionará em sua máquina a laser. Essa é a hora. Você sabe o que dizem, tempo é dinheiro. A rapidez com que sua máquina a laser opera pode fazer uma enorme diferença no valor do seu investimento.
Velocidade de corte – Qual é a velocidade do seu corte a laser?
Os gravadores a laser de fibra são significativamente mais rápidos que os lasers de CO2 no corte de chapas finas (< 8 mm), especialmente no corte de aço inoxidável. Para 1 mm, os lasers de fibra podem cortar até 6 vezes mais rápido que os lasers de CO 2. Para papel de 5 mm, a diferença é reduzida para cerca de 2 vezes.
A velocidade de corte de chapas finas pode aumentar de 2 a 3 vezes aumentando a potência da fonte de laser para 2kW. O laser de CO2 pode cortar chapas finas a uma taxa mais rápida do que o laser de fibra. Isso é possível para a mesma potência do laser. A vantagem de velocidade é menor do que para folhas mais finas.
A velocidade de corte de chapas finas pode aumentar de 2 a 3 vezes aumentando a potência da fonte de laser para 2kW. O laser de CO2 pode cortar chapas finas a uma taxa mais rápida do que o laser de fibra. Isso é possível para a mesma potência do laser. A vantagem de velocidade é menor do que para folhas mais finas.
Qualidade de corte – Quão suave você deseja que suas bordas sejam?
Uma das vantagens dos lasers de CO2 para o corte é que a qualidade de sua aresta de corte (nitidez/arestas mais finas) é consistente em toda a faixa de espessura do material. Isso significa que você não precisa se preocupar com a aparência ruim das bordas ao cortar materiais finos ou grossos. O laser de fibra torna-se menos eficiente em fazer cortes consistentes à medida que o material se torna mais espesso.
Tenha em mente que os gravadores a laser de fibra estão melhorando com o passar do tempo. Hoje, a qualidade dos cortes em espessura não é tão ruim quanto nos primórdios dos lasers de fibra. Se você realmente deseja entrar no mercado de cortadores a laser de fibra, mas está preocupado com a qualidade do corte, você deve fazer uma demonstração da empresa que você compra no show. Na Morphy, é isso que fazemos. Qualquer um local, vamos deixá-los entrar para que possamos cortar as amostras que possam precisar. Nossos clientes podem ter certeza de que suas máquinas cortarão o produto de que precisam.
Pontos a serem considerados ao comprar uma máquina de laser de fibra CO2 VS.
- Com base nos dados que encontrei on-line, o preço médio de um cortador a laser de 4kW custa US$ 12,73/h de laser de CO2 por dia. O custo médio de um cortador a laser de fibra de 4 kW é de US$ 6,24/h.
- Os principais usos das máquinas a laser de fibra são cortar metais finos (0-5 mm) e marcar, gravar, recozir, gravar e até soldar metais.
- Os lasers de CO2 podem cortar, marcar e gravar uma ampla variedade de materiais não metálicos, como plásticos, tecidos e pedras.
- As máquinas a laser de fibra ocupam menos espaço do que as máquinas a laser de CO2. máquinas a laser co 2 requerem tanques de gás, bombas e tubulações. Em contraste, as máquinas de fibra óptica são muito mais compactas.
Conclusão - Então ...... qual você deve comprar?
Que tipo de laser você deve comprar? CO2 ou fibra? Tudo depende das necessidades do seu negócio.
Se você estiver cortando/gravando materiais orgânicos ou não metálicos, é claro que procurará um cortador a laser de CO2.
Se a maior parte de sua produção lida com metais finos, considere investir em uma máquina a laser de fibra. Com uma máquina a laser de fibra, sua produção será mais rápida e os custos de horas extras não serão tão altos quanto com uma máquina a laser de CO2.
Se você estiver cortando/gravando materiais orgânicos ou não metálicos, é claro que procurará um cortador a laser de CO2.
Se a maior parte de sua produção lida com metais finos, considere investir em uma máquina a laser de fibra. Com uma máquina a laser de fibra, sua produção será mais rápida e os custos de horas extras não serão tão altos quanto com uma máquina a laser de CO2.