เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์สามารถแปรรูปวัสดุประเภทใดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์โดดเด่นอย่างไรในการแปรรูปโลหะ

ความเข้าใจ เครื่องตัดเลเซอร์ใย และบทบาทนำของพวกเขาในการผลิตโลหะ

เครื่องตัดเลเซอร์ใย ได้เปลี่ยนแปลงเกมสำหรับร้านผลิตชิ้นส่วนโลหะทั่วทั้งวงการ เนื่องจากเครื่องจักรเหล่านี้สามารถผลิตลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและแม่นยำสูงมาก จนสามารถผลิตชิ้นงานที่มีรายละเอียดระดับไมครอนได้ สิ่งที่ทำให้ระบบเหล่านี้โดดเด่นคือประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานแสงที่ใช้งานได้ ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงถึงประมาณร้อยละ 95 ซึ่งเกือบจะเป็นสองเท่าของเทคโนโลยีเลเซอร์ CO2 แบบเก่า สำหรับความเร็วในการตัดจริง เลเซอร์เส้นใยสามารถตัดโลหะได้เร็วกว่าวิธีการตัดพลาสมาแบบดั้งเดิมได้ประมาณสามสิบเท่า ตามข้อมูลจากรายงานเทคโนโลยีการผลิตปี 2023 ความเร็วที่เพิ่มขึ้นในระดับนี้ทำให้โรงงานสามารถผลิตสินค้าได้รวดเร็วยิ่งขึ้นโดยไม่ต้องแลกกับคุณภาพ ทำให้การลงทุนในเลเซอร์เส้นใยเป็นทางเลือกที่ชาญฉลาดสำหรับผู้ผลิตที่ต้องการเพิ่มศักยภาพการผลิต

พารามิเตอร์ของเลเซอร์ที่มีผลต่อประสิทธิภาพและความแม่นยำในการตัด: กำลัง, ความเร็ว, และขนาดจุดโฟกัส

ประสิทธิภาพการตัดที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับการปรับสมดุลพารามิเตอร์หลักสามตัว ได้แก่

• กำลัง (1-20 กิโลวัตต์): กำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้นช่วยให้สามารถแปรรูปวัสดุที่หนาขึ้นได้ แต่ก็เพิ่มต้นทุนพลังงานด้วย
• ความเร็ว (0-50 ม./นาที): แผ่นบาง (<10 มม.) สามารถตัดได้เร็วถึง 30 ม./นาที โดยไม่เสียคุณภาพ
• ขนาดจุดโฟกัส (10-100 ไมครอน): เส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลง (<30 ไมครอน) ช่วยให้ขอบตัดเรียบขึ้น แต่ต้องการการจัดแนวลำแสงที่แม่นยำ

ระบบอัตโนมัติที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์ปรับค่าพารามิเตอร์เหล่านี้แบบไดนามิกได้ เพิ่มกำลังการผลิตสูงขึ้น 18-22% , ตามรายงาน Laser Processing Survey ปี 2024

ขีดจำกัดความหนาของวัสดุสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ในงานอุตสาหกรรม

เลเซอร์ไฟเบอร์รุ่นใหม่สามารถใช้งานกับวัสดุอุตสาหกรรมหลากหลายชนิดได้

• เหล็กคาร์บอน: 0.5-40mm (ระบบ 1kW-20kW)
• เหล็กไม่ржаมี 0.3-30mm ด้วยแก๊สไนโตรเจนช่วยในการตัด
• โลหะผสมอลูมิเนียม: 0.5-25mm โดยใช้การปรับโหมดแบบพัลส์

สังเกตได้ว่า ระบบที่ 6kW สามารถตัดสแตนเลสหนา 25 มม. ได้ที่ความเร็ว 1.2 เมตรต่อนาที เร็วขึ้น 300% เมื่อเทียบกับมาตรฐานปี 2019 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในด้านประสิทธิภาพ

เขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และความเสียหายจากความร้อนในโลหะนำไฟฟ้า

เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถลดความกว้างของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ลงได้ประมาณ 60 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับระบบ CO2 แบบดั้งเดิม ซึ่งทำให้มันมีความสำคัญอย่างมากในการผลิตชิ้นส่วนอากาศยานที่ซึ่งแม้แต่ความเสียหายจากความร้อนเพียงเล็กน้อยก็มีความสำคัญมาก เมื่อใช้โหมดการทำงานแบบพัลส์ อุณหภูมิจะถูกรักษาไว้ต่ำกว่า 350 องศาเซลเซียสสำหรับวัสดุสแตนเลสสตีล สิ่งนี้ช่วยรักษาคุณสมบัติโครงสร้างของโลหะไว้ได้โดยไม่ทำให้คุณภาพลดลง ลองพิจารณาสแตนเลสสตีล 304L ตัวอย่างเช่น การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลัง 3 กิโลวัตต์ จะให้ค่า HAZ เหลือเพียงประมาณ 0.08 มิลลิเมตร เทียบกับเทคโนโลยีเลเซอร์ CO2 รุ่นเก่าที่จะเหลือโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนไว้ประมาณ 0.25 มิลลิเมตร ความแตกต่างเหล่านี้อาจดูเหมือนเล็กน้อย แต่มีความแตกต่างอย่างมากในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง

ข้อได้เปรียบในการเปรียบเทียบของเลเซอร์ไฟเบอร์เมื่อเทียบกับเลเซอร์ CO2 ในการตัดโลหะ

เลเซอร์ไฟเบอร์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเลเซอร์ CO2 ในสามด้านหลัก ได้แก่

1. ต้นทุนการดำเนินงาน: การใช้พลังงานต่อการตัดลดลงถึง 70%
2. การบํารุงรักษา ไม่มีกระจกให้ปรับแนว ช่วยลดเวลาการหยุดทำงานลง 45%
3. ความเร็ววัสดุบาง: 4-6 เท่า บนแผ่นที่มีความหนาน้อยกว่า 6 มม.

สำหรับการปฏิบัติงานกับโลหะแผ่น ค่านี้เทียบเท่ากับ ประหยัดค่าใช้จ่าย $18-22/ชั่วโมง บนระบบ 6 กิโลวัตต์ ที่แปรรูปเหล็กกล้าอ่อน (Metalworking Efficiency Study 2024)

เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าสแตนเลส: การใช้งานหลักในอุตสาหกรรม

เหตุใดเหล็กกล้าคาร์บอนจึงตอบสนองได้ดีต่อพลังงานเลเซอร์เส้นใย

ปริมาณคาร์บอนในเหล็กกล้าที่อยู่ระหว่าง 0.05% ถึง 2.1% ทำให้มันดูดซับความยาวคลื่นเลเซอร์ไฟเบอร์ที่ 1,070 นาโนเมตรได้ดีเยี่ยม เมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่นๆ ที่มักจะสะท้อนพลังงานส่วนใหญ่กลับไป แต่เหล็กกล้าคาร์บอนจะนำพลังงานประมาณ 95% ของที่ตกกระทบมาใช้ในการตัดจริง นั่นจึงเป็นเหตุผลที่เราสามารถตัดแผ่นเหล็กที่หนา 1 มิลลิเมตรได้ในอัตราเร็วประมาณ 40 เมตรต่อนาที ซึ่งถือว่าเร็วมากสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม วัสดุชนิดนี้เหมาะมากสำหรับงานเช่น โครงรถหรือโครงสร้างอาคาร ที่เน้นความแม่นยำ อีกข้อได้เปรียบที่สำคัญคือ เลเซอร์ไฟเบอร์ใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีการตัดแบบพลาสมาแบบดั้งเดิมประมาณ 30% เมื่อตัดชิ้นงานเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความหนาน้อยกว่า 20 มิลลิเมตร ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานในระยะยาวของการผลิต

ค่าตั้งค่าเลเซอร์ที่เหมาะสมสำหรับการตัดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและคาร์บอนสูง

พารามิเตอร์	เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (C 0.1-0.3%)	เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (C 0.6-1.0%)
พลังงาน (W)	2,000-3,000	3,500-4,500
ความเร็ว (เมตร/นาที)	6-10 (สำหรับความหนา 6 มิลลิเมตร)	2.5-4 (สำหรับความหนา 6 มิลลิเมตร)
ก๊าซช่วยเสริม	ออกซิเจน (ออกซิไดซิง)	ไนโตรเจน (ไม่เกิดปฏิกิริยา)

เหล็กกล้าคาร์บอนสูงต้องการพลังงานมากขึ้นเนื่องจากความแข็งที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ออกซิเจนช่วยเร่งการตัดเหล็กกล้าอ่อนผ่านปฏิกิริยาแบบคายความร้อน ไนโตรเจนช่วยลดการเกิดออกซิเดชันที่ขอบลงได้ 72% ในเหล็กเครื่องมือ ทำให้ความสามารถในการตัดแต่งหลังการใช้งานยังคงไว้ได้ ตามที่แสดงในงานศึกษาอุตสาหกรรมปี 2023

การตัดเหล็กกล้าไร้สนิมแบบแม่นยำ ขณะยังคงคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อน

เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถตัดให้ได้ช่องกว่าง (Kerf width) น้อยกว่า 0.1 มม มิลลิเมตร ช่วยลดของเสียในอุปกรณ์การแพทย์และอุปกรณ์แปรรูปอาหาร นอกจากนี้ ความยาวของพัลส์ที่สั้นมาก (<0.5 มิลลิวินาที) ยังช่วยป้องกันการสูญเสียโครเมียมที่ขอบตัด ทำให้รักษาระดับโครเมียมขั้นต่ำที่จำเป็น 10.5% เพื่อต้านทานการกัดกร่อน การทดสอบยืนยันว่าเหล็กกล้าไร้สนิม 304L ที่ถูกตัดด้วยเลเซอร์ยังคงคุณสมบัติต้านทานสนิมจากเกลือได้ 98% เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่ถูกตัดด้วยวิธี Shearing

การลดพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ในเหล็กกล้าไร้สนิมชนิด Austenitic และ Martensitic

เลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Pulsed สามารถจำกัดพื้นที่ HAZ ไว้ที่ <50 µm ในเหล็กกล้าออสเทนนิติกชนิด 316L โดยสลับความถี่ระหว่าง 20-50 กิโลเฮิรตซ์ สำหรับเกรดมาร์เทนซิติก เช่น 410 การเปลี่ยนแปลงทางความร้อนที่แคบช่วยให้การอบคืนตัวหลังตัด (150-370°C) ง่ายขึ้น ทำให้คืนค่าความสามารถในการดัดงอได้ดีขึ้น การวิเคราะห์ในปี 2024 พบว่า เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถลดอัตราของเสียที่เกี่ยวข้องกับเขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ลงได้ 19%เมื่อเทียบกับเลเซอร์ CO2 ในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

การตัดอลูมิเนียมและโลหะไม่ใช่เหล็กที่สะท้อนแสงอื่น ๆ

ความท้าทายในการประมวลผลอลูมิเนียมด้วยเครื่องเลเซอร์ไฟเบอร์ตัด เนื่องจากคุณสมบัติการสะท้อนแสง

การที่อลูมิเนียมมีค่าการสะท้อนเกือบเต็มที่ระดับประมาณ 95% รวมกับความสามารถในการนำความร้อนได้ดีเยี่ยม (มากกว่า 200 วัตต์/เมตร·เคลวิน) สร้างความยุ่งยากให้กับผู้ผลิตไม่น้อย แม้ว่าเลเซอร์เส้นใยที่ใช้งานที่ความยาวคลื่น 1 ไมครอน จะช่วยลดการสะท้อนกลับเมื่อเทียบกับระบบ CO2 แบบดั้งเดิม แต่พื้นผิวที่เรียบเนียนเป็นพิเศษซึ่งพบได้ในวัสดุเกรดการบินและอวกาศ ก็ยังสามารถสะท้อนพลังงานกลับมาได้มากพอที่จะทำให้ชิ้นส่วนออปติกเกิดความเสียหายได้ การเริ่มต้นตัดอลูมิเนียมจำเป็นต้องใช้ความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าเหล็กประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากอลูมิเนียมสามารถระบายความร้อนได้เร็วมาก การแปรรูปอลูมิเนียมบริสุทธิ์ เช่น ชนิด 1100 series นั้นทำได้ยากกว่าการใช้อลูมิเนียมที่ผ่านการอบชุบ เช่น โลหะผสม 6061 T6 ตามที่ผู้ให้บริการงานแปรรูปหลายรายที่เราได้พูดคุยด้วยระบุไว้ วัสดุที่ผ่านการอบชุบนั้นสามารถดูดซับลำแสงเลเซอร์ได้ดีกว่า และให้เศษโลหะหลอมเหลว (dross) น้อยกว่ามากในระหว่างการตัด

กลยุทธ์การปรับโหมดพัลส์และก๊าซช่วยเหลือเพื่อให้ได้การตัดอลูมิเนียมที่สะอาดและเชื่อถือได้

เมื่อพูดถึงการทำงานกับแผ่นอลูมิเนียมที่มีความหนาตั้งแต่ 1 ถึง 8 มม. การปรับรูปแบบพัลส์แบบปรับตัวได้ (adaptive pulse shaping) ช่วยสร้างความแตกต่างได้จริง โดยเฉพาะเมื่อใช้โหมดพัลส์แบบ burst ที่ประมาณ 1 ถึง 5 กิโลเฮิรตซ์ เทคนิคนี้ช่วยให้ควบคุม melt pool ได้ดีขึ้น ทำให้เกิดการลดลงของลักษณะคลื่นที่ขอบชิ้นงานประมาณ 18 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับการใช้คลื่นแบบต่อเนื่อง (continuous wave) ตามที่มีการเผยแพร่ในการวิจัยในวารสาร Material Processing Journal เมื่อปีที่แล้ว สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ชิ้นส่วนที่ใช้ในเรือหรือรถยนต์ การเพิ่มก๊าซไนโตรเจนเป็นก๊าซช่วยที่ความดันระหว่าง 15 ถึง 20 บาร์ ช่วยได้มาก โดยจะป้องกันการเกิดออกไซด์และยังช่วยพัดเอาวัสดุที่หลอมละลายออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผู้ผลิตบางรายเริ่มมีการนำวิธีการตัดด้วยไนโตรเจนมาผสมผสานกับการปิดผนึกขอบด้วยออกซิเจนในระบบก๊าซคู่ของพวกเขา ซึ่งแนวทางนี้สามารถเพิ่มความเร็วในการผลิตขึ้นได้จริงประมาณ 12 เปอร์เซ็นต์ ในสายการผลิตถาดแบตเตอรี่ และสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากความต้องการชิ้นส่วนสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า (EV) กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว

เลเซอร์เส้นใยสามารถตัดอลูมิเนียมหนาได้หรือไม่? ตอบข้อสงสัยของอุตสาหกรรม

การพัฒนาล่าสุดทำให้เลเซอร์เส้นใยสามารถตัดอลูมิเนียมที่มีความหนาถึง 25 มม. ได้ ซึ่งเกินกว่าขีดจำกัดที่เคยถือว่าเป็นไปได้ในทางปฏิบัติที่ประมาณ 15 มม. ถ้าใช้เครื่องกำลัง 12 กิโลวัตต์ที่ติดตั้งระบบการสั่นของลำแสงแบบไดนามิกขั้นสูง ก็สามารถตัดอลูมิเนียมเกรดสำหรับเรือ 5083 ที่มีความหนา 20 มม. ได้ในอัตราความเร็วประมาณ 0.8 เมตรต่อนาที และยังคงรักษาความแม่นยำไว้ที่ช่วง ±0.1 มม. การทำงานระดับประสิทธิภาพเช่นนี้เคยเป็นสิ่งที่พลาสม่าคัตเตอร์เท่านั้นที่ทำได้ แต่เมื่อต้องทำงานกับวัสดุที่หนาเกิน 12 มม. ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนวิธีการ โดยใช้รูปแบบการสั่นของลำแสงระหว่าง 40 ถึง 50 ไมครอน เพื่อป้องกันการเกิดเอียงของรอยตัดที่ไม่ต้องการ อย่างไรก็ตาม การปรับเปลี่ยนดังกล่าวมีต้นทุนเพิ่มเติม เนื่องจากการใช้ก๊าซจะเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 35 ส่วนแผ่นวัสดุที่มีความหนาเกิน 30 มม. เลเซอร์ประเภท CO2 ยังคงเป็นเทคโนโลยีอันดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ในส่วนของการใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ที่ต้องตัดอลูมิเนียมที่มีความหนาน้อยกว่า 20 มม. ระบบเลเซอร์เส้นใยในปัจจุบันสามารถรองรับความต้องการในการผลิตได้ประมาณร้อยละ 80 ของข้อกำหนดต่าง ๆ ที่พบในภาคการผลิตทั่วไป

โลหะผสมประสิทธิภาพสูง: ไทเทเนียมและอินโคเนลในอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง

เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ ความเข้ากันได้กับวัสดุไทเทเนียมและอินโคเนล

เมื่อพูดถึงการทำงานกับวัสดุที่แข็งแกร่งอย่างไทเทเนียมและโลหะผสมนิกเกิลซูเปอร์อัลลอยด์ที่เรารู้จักกันในชื่ออินโคเนล เลเซอร์ไฟเบอร์มีความโดดเด่นเป็นพิเศษ เนื่องจากมีความยาวคลื่นเฉพาะที่ 1.08 ไมโครเมตร วัสดุเหล่านี้สามารถดูดกลืนแสงเลเซอร์ชนิดนี้ได้ดีกว่าเลเซอร์แบบ CO2 ประมาณ 47 เปอร์เซ็นต์ ทำให้กระบวนการโดยรวมมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น หากพูดถึงเรื่องประสิทธิภาพ ไทเทเนียมไม่ได้มีค่าการนำความร้อนสูงมากนัก (ประมาณ 7.2 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน) ดังนั้นเลเซอร์จึงสามารถส่งพลังงานไปยังจุดที่ต้องการได้โดยไม่กระจายตัวมากเกินไป และสำหรับชิ้นส่วนอินโคเนล ยังมีข้อได้เปรียบเพิ่มเติมเมื่อทำการตัดด้วยไนโตรเจนในฐานะก๊าซป้องกัน วัสดุจะสามารถต้านทานการเกิดออกซิเดชันระหว่างกระบวนการ ซึ่งหมายถึงรอยตัดที่สะอาดและมีปัญหาด้านคุณภาพน้อยลงในระยะยาว

การจัดการความเครียดจากความร้อนในระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์ไทเทเนียม

การปรับพัลส์แบบควบคุมช่วยลดความเครียดจากความร้อนในไทเทเนียมเกรดการบินและอวกาศ 25%ซึ่งช่วยป้องกันการเกิดรอยร้าวจุลภาคในชิ้นส่วนสำคัญ ระบบขั้นสูงใช้พัลส์ความยาว <8 มิลลิวินาที พร้อมก๊าซอัดอากาศปราศจากออกซิเจน เพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ต่ำกว่า 400°c และรักษาความต้านทานการเหนื่อยล้าไว้เหนือ 750 เมกะพาสคัล ซึ่งมีความสำคัญต่อการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์และใบพัดกังหัน

กรณีศึกษา: การตัดอินโคเนล 718 ด้วยความแม่นยำสำหรับชิ้นส่วนเครื่องยนต์เจ็ตอากาศยาน

เลเซอร์ไฟเบอร์กำลัง 6 กิโลวัตต์ สามารถตัดอินโคเนล 718 ให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อน ±0.05 มิลลิเมตร ที่ความเร็ว 4.2 เมตรต่อนาที ตามรายงานการศึกษาในปี 2024 จากวารสารสปริงเกอร์ด้านวิทยาศาสตร์วัสดุ ก๊าซไนโตรเจนที่ใช้ในการตัดช่วยป้องกันการตกตัวของเฟสซิกม่า รักษาความต้านทานการบิดงอที่อุณหภูมิ 980 องศาเซลเซียส และเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพการบินและอวกาศ AS9100

ความก้าวหน้าที่เปิดทางสู่การแปรรูปโลหะผสมประสิทธิภาพสูงที่หนามากขึ้น

ความก้าวหน้าด้านเลนส์รวมแสงและพลศาสตร์ก๊าซ ทำให้เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถตัดแผ่นไทเทเนียม 25 มิลลิเมตร ที่ 0.8 ม./นาที ด้วย <0.3 มม. รอยตัด —เทียบชั้นความเร็วพลาสมา ขณะที่ให้ค่าความหยาบผิว Ra 12.5 ไมครอน การปรับโฟกัสแบบไดนามิกช่วยชดเชยการแยกชั้นของวัสดุในชิ้นส่วนการบินและอวกาศแบบหลายชั้น ส่งผลให้ขอบเขตการใช้งานเพิ่มขึ้น 35% นับตั้งแต่ปี 2022 .

แนวโน้มในอนาคต: การขยายขอบเขตการแปรรูปวัสดุด้วยไฟเบอร์เลเซอร์

การประยุกต์ใช้งานใหม่ที่เหนือกว่าโลหะแบบดั้งเดิม

ในปัจจุบัน เลเซอร์ไฟเบอร์ได้กลายเป็นเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการทำงานกับวัสดุที่มีความแข็งแรงทนทานหลากหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็นวัสดุคอมโพสิตขั้นสูง วัสดุที่ผสมระหว่างเซรามิกส์กับโลหะที่มีความซับซ้อน หรือโครงสร้างแบบชั้นที่ใช้ในระบบป้องกันความร้อนของเครื่องบิน จุดเด่นที่สำคัญคือความสามารถในการตัดพลาสติกที่เสริมใยคาร์บอนได้อย่างแม่นยำ โดยที่ยังคงพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนไว้ที่ระดับต่ำกว่า 0.1 มม. ระดับความแม่นยำนี้เองที่ผู้ผลิตต้องการในการผลิตกล่องแบตเตอรี่สำหรับยานยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ล่าสุด สำหรับแนวโน้มในอนาคต ผู้สังเกตการณ์ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่คาดการณ์ว่าการใช้งานเลเซอร์ไฟเบอร์ในงานการผลิตแบบเติมเนื้อสาร (additive manufacturing) จะเพิ่มขึ้นประมาณปีละ 18 เปอร์เซ็นต์ ไปจนถึงปี 2033 โดยแรงผลักดันหลักมาจากการให้ความสนใจเพิ่มมากขึ้นในการพิมพ์ชิ้นส่วนที่มีความซับซ้อนจากไทเทเนียม โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติในหลากหลายอุตสาหกรรม

การแปรรูปวัสดุผสมในอุตสาหกรรมการผลิตขั้นสูง

ผู้ผลิตกำลังผนวกเลเซอร์เส้นใยกับระบบเชื่อมและเคลือบด้วยหุ่นยนต์ เพื่อสร้างเซลล์การผลิตจากเครื่องจักรเดียว การวิเคราะห์ในปี 2023 พบว่าระบบไฮบริดช่วยลดต้นทุนการประกอบวัสดุหลายชนิดลงถึง 34%การผนวกรวมนี้ทำให้สามารถตัดฮีทซิงค์อลูมิเนียมและเชื่อมบัสบาร์ทองแดงในอุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังพร้อมกันได้ — งานที่เดิมต้องใช้กระบวนการทำงานสามขั้นตอนแยกกัน

การปรับค่าพารามิเตอร์อัจฉริยะสำหรับสายการผลิตวัสดุหลายชนิด

เลเซอร์ไฟเบอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยปัญญาประดิษฐ์สามารถปรับกำลังไฟฟ้าอัตโนมัติระหว่าง 2 กิโลวัตต์ ถึง 12 กิโลวัตต์ และจัดการแรงดันก๊าซช่วยเหลือให้อยู่ในช่วงประมาณ 15 ถึง 25 บาร์ ทุกครั้งที่มีการใช้วัสดุชนิดต่าง ๆ ระบบเชื่อมต่อผ่านอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ (IoT) ช่วยลดของเสียอย่างมากในการทดสอบเมื่อปีที่แล้ว โดยลดอัตราของเสียลงได้ราว 41% สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากระบบอัจฉริยะเหล่านี้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความหนาของวัสดุขณะที่เกิดขึ้นจริง เมื่อพูดถึงเส้นทางการตัดบนแผ่นวัสดุที่มีหลายชนิด ชุดคำสั่งการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) สามารถทำงานได้ดีกว่าวิธีการดั้งเดิมอย่างชัดเจน ผู้ผลิยานยนต์รายงานว่าสามารถใช้ประโยชน์จากวัสดุได้เกือบ 98% สำหรับชิ้นส่วนโครงรถ ซึ่งสูงกว่าประสิทธิภาพที่ซอฟต์แวร์จัดเรียงมาตรฐานเคยทำได้ราว 22 คะแนนเปอร์เซ็นต์ตามรายงานของอุตสาหกรรม

ส่วน FAQ

อะไรที่ทำให้เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์มีประสิทธิภาพมากกว่าเลเซอร์ CO2

เลเซอร์ไฟเบอร์มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงสูงถึง 95% ซึ่งเกือบจะเป็นสองเท่าของประสิทธิภาพในเทคโนโลยีเลเซอร์ CO2 รุ่นเก่า ส่งผลให้ความเร็วในการตัดสูงขึ้น และต้นทุนการดำเนินงานลดลง

เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถตัดวัสดุที่หนามากกว่า 20 มม. ได้หรือไม่

ได้ การพัฒนาล่าสุดทำให้เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถตัดวัสดุที่มีความหนาถึง 25 มม. โดยเฉพาะอลูมิเนียมและไทเทเนียม ทำให้เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท

เลเซอร์ไฟเบอร์ช่วยลดพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนอย่างไร

เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถลดความกว้างของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนลงได้ถึง 80% เมื่อเทียบกับเลเซอร์ CO2 ซึ่งมีความสำคัญต่อความแม่นยำในการใช้งาน เช่น ในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

เลเซอร์ไฟเบอร์เหมาะสำหรับการตัดอลูมิเนียมหรือไม่

เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถตัดอลูมิเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะโลหะผสมที่ผ่านการปรับอุณหภูมิ โดยใช้เทคโนโลยีการปรับความถี่แบบปรับตัวร่วมกับก๊าซไนโตรเจน เพื่อลดการสะท้อนของแสงและความเสียหายจากความร้อน