O que é melhor: máquinas de marcação a laser de fibra ou a CO₂? Esse tema vem sendo discutido na comunidade industrial há muitos anos. Isso porque os puristas do laser insistem que o CO₂ é a melhor tecnologia, enquanto outros defendem as novas inovações nas máquinas de marcação a laser de fibra, que afirmam exatamente o contrário. Quem está certo? Qual tecnologia é superior?
A resposta está no fato de que muitos fabricantes oferecem tanto a tecnologia de laser de fibra quanto a de CO₂ em suas linhas de produtos mecânicos. Isso ocorre porque há diferenças significativas na tecnologia e nas capacidades, bem como no desempenho dessas tecnologias em materiais, espessuras e aplicações específicas. Tudo se resume ao tipo de material que você deseja cortar.
Em um artigo anterior, constatamos que os cortadores a laser de fibra transmitem mais potência ao cabeçote de corte a partir do ressonador ou da fonte de alimentação. Isso ocorre porque não é necessário refletir o feixe em um espelho e, em seguida, refocalizá-lo por meio de várias lentes. O feixe permanece focado na fonte. As vantagens dos lasers de CO₂ são sua flexibilidade e a variedade de materiais que podem ser cortados.
O que é uma máquina de marcação a laser de fibra?
“Laser de fibra” é simplesmente o termo usado para designar o sistema de condução por fibra óptica que transmite um feixe de luz intenso e amplificado até o cabeçote de corte de uma máquina a laser. Esse termo não descreve o processo de criação da fonte de luz (que é diferente da ressonância de CO₂). A transmissão do feixe por fibra óptica tornou a fabricação de lasers muito mais fácil, e muitas máquinas estão agora disponíveis a preços muito baixos.
Como funciona uma máquina de marcação a laser de fibra?
A fibra óptica capta a fonte de luz da cavidade ressonante da máquina de corte a laser e a transmite ao seu cabeçote de corte controlado por CNC. O laser é focado, por meio de uma série de lentes, na superfície do material pelo cabeçote de corte. Ele é emitido pela extremidade do cabo de fibra óptica.
O que é um laser de CO₂?
O método propriamente dito de criação de um laser de CO₂ consiste nesse processo. Um ressonador alimentado em alta velocidade com gás CO₂ (por meio de turbina ou soprador) utiliza diversos métodos para dividir as partículas de luz em íons (geralmente por excitação de RF ou excitação de corrente contínua). Isso faz com que as partículas de luz colidam entre si e, em seguida, se dividam em intervalos maiores.
Como funciona um laser de CO₂?
Lasers de CO₂ x Lasers de Fibra: Vantagens e Desvantagens de Cada Um
A tecnologia de gravação a laser de fibra consiste em uma configuração monolítica, de fibra a fibra, compacta e de estado sólido, capaz de cortar metais planos. Essa é a principal vantagem. O laser de fibra apresenta 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 do que as do CO₂. Os sistemas de corte a laser de fibra são capazes de cortar mais de uma polegada utilizando um laser de fibra de maior potência e com velocidade ainda maior quando o nitrogênio é utilizado como gás auxiliar.
No entanto, o melhor intervalo para obter a maior vantagem em relação aos sistemas de CO₂ é o de 1/2 polegada e abaixo. Fica 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 o uso de um laser de CO₂.
Vantagens dos lasers de CO₂
- Acabamento da superfície: os lasers de CO₂ geralmente produzem uma melhor qualidade das bordas em peças de aço inoxidável e alumínio.
- Flexibilidade: Os lasers de CO₂ oferecem flexibilidade para uma ampla gama de aplicações a laser, incluindo materiais não metálicos.
- Tecnologia comprovada: Como a tecnologia do laser de CO₂ já existe há mais de 30 anos, os resultados são totalmente previsíveis. Isso proporciona um bom nível de segurança ao usuário.
Desvantagens dos lasers de CO₂
- Despesas operacionais: O custo dos espelhos, foles e gás de laser necessários para manter limpo e puro o sistema de condução do feixe de luz do laser de CO₂ é 70% maior do que a energia consumida pelos ressonadores de CO₂ e pelos sopradores.
- Manutenção: O sistema de condução do feixe de luz requer manutenção. Isso causa interrupções na produção e é muito caro.
- Velocidade: Os lasers de CO₂ não conseguem competir com os de fibra óptica no corte de materiais finos. Por exemplo, a velocidade de corte recomendada para um laser de CO₂ de 4 kW em aço macio de calibre 16 GA, utilizando N₂ como gás de corte, é de apenas 260 IPM, em comparação com cerca de 1.417 IPM para um laser de fibra com o mesmo equipamento — uma diferença significativa.
Vantagens do laser de fibra
- Custo de investimento: O preço da tecnologia de laser de estado sólido está caindo à medida que ela se torna mais popular. Máquinas nacionais de corte a laser de fibra totalmente equipadas podem ser adquiridas a partir de $300K
- Manutenção: A ausência de sistemas de condução do feixe e o uso extensivo de espelhos, foles e lasers de fibra com umedecimento a gás (especialmente os tipos com ressonador de estado sólido) reduzem significativamente a quantidade de manutenção necessária e os custos associados a ela.
- Velocidade: Na competição entre os lasers de fibra e os lasers de CO₂ para materiais finos, simplesmente não há comparação. Os lasers de fibra são duas a três vezes mais rápidos do que os lasers de medição.
- Custos operacionais: Os lasers de fibra consomem cerca de 1/3 da energia consumida pelos lasers de CO₂, devido aos menores requisitos de potência e de resfriamento dos ressonadores. Isso, aliado a um corte mais rápido e a menor necessidade de manutenção, torna os lasers de fibra muito econômicos.
Desvantagens dos lasers de fibra
- Tratamento de materiais espessos: A vantagem dos lasers de CO₂ para o 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 nesse setor.
- Flexibilidade geral: O laser de CO₂ é mais flexível do que outros lasers e pode cortar uma variedade maior de materiais, especialmente os não metálicos. As tecnologias de fibra óptica conseguem cortar latão e cobre logo de cara (os lasers de CO₂ tinham grande dificuldade com esses materiais), mas ainda apresentam limitações de uso, principalmente em aplicações não metálicas.
- Nível de tecnologia/conforto: Se houver sistemas a laser de CO₂ em suas instalações, é possível que, inicialmente, você veja essa tecnologia como o “mal que você conhece” e não como o “mal que você não conhece”.”
Que materiais os lasers de CO₂ e os lasers de fibra podem cortar?
Produtos gravados com lasers de CO₂
Produtos para gravação com lasers de fibra
A vantagem dos lasers de CO₂ é que eles podem ser utilizados com uma ampla variedade de materiais. Eles podem ser usados com materiais orgânicos (não metálicos). Materiais orgânicos são, por exemplo, madeira, acrílico, plástico, borracha, couro e outros semelhantes. Os lasers de fibra são utilizados principalmente com metais.
No entanto, os lasers de CO₂ não podem ser usados com diversos tipos de metais. Isso ocorre porque alguns metais são, por natureza, altamente reflexivos. Por “natureza reflexiva”, quero dizer que esses metais são capazes de refletir (reflex) a luz ou o laser. É como apontar uma lanterna para um espelho: a luz será refletida 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 pode danificá-la, e o conserto de um laser de CO₂ custa milhares de dólares! Portanto, certifique-se de verificar três vezes se a máquina a laser que você vai comprar é compatível com o material de que precisa, sem causar nenhum dano. As máquinas a laser de CO₂ têm um feixe de laser que é facilmente refletido por metais altamente refletivos. Os lasers de fibra têm um feixe de laser com frequência muito mais baixa.
(Na verdade, quase todos os metais são, por natureza, reflexivos. A diferença é que alguns metais são mais reflexivos do que outros.)
Os comprimentos de onda mais curtos dos lasers de fibra podem funcionar bem com diversos metais, mas não com materiais orgânicos/não metálicos. As máquinas a CO₂ também podem ser utilizadas em materiais orgânicos, como madeira e plástico. Uma gravadora a laser de fibra pode causar um incêndio se for utilizada em madeira. Se for utilizada em plástico, pode derretê-lo.
Um laser de CO₂ pode trabalhar com metal, desde que tenha potência suficiente (watts). São necessários cerca de 25 a 150 watts para gravar um material como o aço e cerca de 300 watts para cortá-lo. Os lasers de CO₂ também precisam usar oxigênio como meio de transporte para cortar esses metais. Observe que é necessária menos potência (watt) para gravar/marcar um material do que para cortá-lo.
Listei alguns materiais que podem ser usados em combinação com lasers de fibra e CO₂. Recomendo enfaticamente que você verifique duas ou três vezes, tanto na internet quanto junto à empresa de onde está comprando, se a máquina a laser que você está adquirindo é compatível com o material que deseja cortar.
Materiais que podem ser cortados com cortadoras a laser de CO₂.
- Madeira
- Fibra acrílica
- Tijolo
- Tecido
- Delrin
- Tecido
- Couro
- Mármore
- Papel cartão fosco
- Melamina
- Papel
- Filme de poliéster
- Papelão prensado
- Borracha
- Wood veneer
- Glass fiber
- Painted metal
- Tile
- Plastic
- Cortiça
- Corian
- Alumínio anodizado
Material fiber lasers are available.
- Alumínio
- Tungsten
- Carbide
- Non-semiconductor ceramics
- Chrome alloys
- Painted metal
- Glass Fiber
- Carbon Fibers
- Nickel
- Plastic
- Polymers
- Borracha
- Prata
- Ouro
- Aço inoxidável
What are the Purchase and Operating Costs?
When purchasing a laser machine, you need to know the total cost of ownership to see if you are making a wise investment. Total cost of ownership means the cost of the laser machine when you purchase it and the cost of operating and maintaining/repairing it over time.
Today, the initial/upfront cost of a fiber laser is higher than that of a CO2 laser. High-end fiber lasers typically start at $40,000. High-end CO2 machines typically start at $10,000. In general, fiber lasers are likely to cost more than CO2 machines with the same statistics and features (e.g., power (watts), size, speed, etc.).
The initial or up-front cost of a laser machine is only one part of the equation. It is important to also consider the costs of maintaining, operating, and repairing the laser machines. Some people make the mistake of looking at the initial price of the laser machine and forgetting to calculate the operating costs. Maintain and repair laser machines over time. Don’t make this mistake, especially if you are going to use the laser machine regularly.
Calculating the total cost of ownership
Typically, the overall cost of a CO2 laser is higher than that of a fiber laser over time. Here are some things to consider when calculating the total cost of a laser.
- Consumables: CO2 lasers require a gas (such as oxygen or nitrogen) to operate, whereas fiber lasers do not. (Fiber lasers can use gas for better cut quality).
- Power Consumption: Fiber laser cutters consume about three times as much energy as CO2 lasers. This basically means that the fiber laser uses 3 times less power to cut the same thing.
- Parts maintenance/cleaning: CO2 lasers have parts such as mirrors, turbines and water tanks that need to be cleaned and repaired. If not, they can break down and cost you money in repairs. Therefore, make sure you remember to pay attention to the needs of your laser machine. It can save you a lot of money in the long run.
- Repair: CO2 laser parts are more likely to fail than fiber laser parts. It is estimated that it takes about 50,000 to 100,000 hours for a fiber laser machine to fail, while CO2 takes about 20,000 hours. Fiber laser cutters are what you would call solid-state machines (almost all in one piece). This means that they have no moving parts. Therefore, the likelihood of failure or non-functional operation is much lower.
- Lifespan: Every machine will eventually break down …… Generally speaking, high-end CO2 laser machines last about 10-15 years. Fibers can last twice as long if not more than three times as long.
Remember to keep these points in mind when trying to calculate the cost of the type of laser machine you will choose. If you don’t cut materials often and need to cut non-metallic materials such as wood or acrylic, then a CO2 machine would be your best choice. If you need to cut a lot of metal, especially thin metal, then a fiber laser may be the best choice for you.
Another thing to remember that will work in your laser machine. That’s time. You know what they say, time is money. How fast your laser machine operates can make a huge difference in the value of your investment.
Cutting Speed – How fast is your laser cutting?
Cutting quality – How smooth do you want your edges to be?
One of the advantages of CO2 lasers for cutting is that their cutting edge quality (sharpness/finer edges) is consistent across the entire thickness range of the material. This means that you don’t need to worry about your edges looking bad when cutting thin or thick material. The fiber laser becomes less efficient at making consistent cuts as the material becomes thicker.
Keep in mind that fiber laser engravers are getting better as time goes on. Today, the quality of cuts in thickness is not as bad as it was in the early days of fiber lasers. If you really want to get into fiber laser cutters but are concerned about cut quality, you should have the company you buy from the show you a demo. At Morphy, that’s what we do. Anyone local, we’ll let them walk in so we can cut out the samples they might need. Our customers can be confident that their machines will cut the product they require.
Points to consider when purchasing a CO2 VS Fiber Laser machine.
- Based on data I found online, the average price of a 4kW laser cutter costs $12.73/hr CO2 laser per day. The average cost of a 4kW fiber laser cutter is $6.24/hr.
- The main uses of fiber laser machines are cutting thin metals (0-5mm) and marking, engraving, annealing, etching, and even welding metals.
- CO2 lasers can use cut, mark, and engrave a wide range of non-metallic materials such as plastics, textiles, and stones.
- Fiber laser machines take up less space than CO2 laser machines. co 2 laser machines require gas tanks, pumps and piping. In contrast, fiber optic machines are much more compact.