Řezání laserem a řezání vodním paprskem: Kombinace dvou skvělých technologií? Nebo jsou nejlepší, když jsou sólo? Odpověď jako vždy závisí na tom, jaké práce jsou v dílně, s jakými materiály se nejčastěji manipuluje, na úrovni dovedností operátorů, a v konečném důsledku dostupný rozpočet na vybavení.
Podle průzkumu mezi hlavními dodavateli každého systému je stručná odpověď, že vodní trysky jsou levnější a univerzálnější než lasery, pokud jde o materiály, které lze řezat. Od pěny po potraviny, vodní trysky vykazují mimořádnou flexibilitu. ruční lasery nabízejí bezkonkurenční rychlost a přesnost při výrobě velkého množství tenčích kovů až do tloušťky 1 palce (25,4 mm).
Pokud jde o provozní náklady, systémy vodního paprsku spotřebovávají abrazivní materiál a vyžadují úpravy čerpadla. Vláknové lasery mají vyšší počáteční náklady, ale nižší provozní náklady než jejich starší CO2 bratranci;mohou také vyžadovat více školení obsluhy (ačkoli moderní ovládací rozhraní zkracují křivku učení). Zdaleka nejběžněji používaným brusivem vodním paprskem je granát. Ve vzácných případech při použití abrazivnějších látek, jako je oxid hlinitý, dochází k většímu opotřebení směšovací trubice a trysky. .U granátu mohou součásti vodního paprsku řezat 125 hodin;s oxidem hlinitým mohou vydržet pouze asi 30 hodin.
V konečném důsledku by tyto dvě technologie měly být vnímány jako komplementární, říká Dustin Diehl, produktový manažer pro laserovou divizi společnosti Amada America Inc. v Buena Park v Kalifornii.
"Když mají zákazníci obě technologie, mají velkou flexibilitu při podávání nabídek," vysvětlil Diehl.
Například zákazník Amada se dvěma systémy provádí stříhání na laseru. „Těsně vedle ohraňovacího lisu je tepelně odolná izolace řezání vodním paprskem,“ říká Diehl.“ Jakmile je plech ohnutý, vloží izolaci a ohnou to znovu a proveďte lemování nebo těsnění.Je to úhledná malá montážní linka."
V jiných případech, pokračoval Diehl, obchody řekly, že chtějí koupit laserový řezací systém, ale nemyslely si, že by si daly spoustu práce, aby ospravedlnily výdaje. den, necháme je podívat se na laser.Aplikaci plechu dokážeme provést během několika minut místo hodin.“
Tim Holcomb, aplikační specialista ve společnosti OMAX Corp. Kent, Washington, který provozuje obchod s asi 14 lasery a vodním paprskem, vzpomíná, jak viděl obrázek, který viděl před lety ve společnosti používající lasery, vodní trysky a drátové EDM.plakát. Na plakátu jsou uvedeny ty nejlepší materiály a tloušťky, které každý typ stroje zvládne – seznam vodních paprsků převyšuje ostatní.
Nakonec: „Vidím, že se lasery snaží konkurovat ve světě vodního paprsku a naopak, a mimo svá příslušná pole nevyhrají,“ vysvětluje Holcomb. Také poznamenal, že jelikož je vodní paprsek systém řezání za studena, „můžeme využít více lékařských nebo obranných aplikací, protože nemáme tepelně ovlivněnou zónu (HAZ) – jsme technologie microjet.Tryska minijet a řezání mikrotryskem“ Opravdu se nám to povedlo.“
Zatímco lasery dominují řezání měkké černé oceli, technologie vodního paprsku je „skutečně švýcarským armádním nožem v průmyslu obráběcích strojů,“ tvrdí Tim Fabian, viceprezident marketingu a produktového managementu společnosti Flow International Corp. v Kentu, Washington. Člen Shape. Mezi její klienty patří Joe Gibbs Racing.
„Když se nad tím zamyslíte, výrobce závodních aut jako Joe Gibbs Racing má menší přístup k laserovým strojům, protože často řežou omezený počet dílů z mnoha různých materiálů, včetně titanu, hliníku a uhlíkových vláken,“ vysvětlil Fabian road. z potřeb, které nám vysvětlili, bylo, že stroj, který používali, musel být velmi snadno programovatelný.Někdy může operátor vyrobit součást z hliníku ¼” [6,35 mm] a namontovat ji na závodní auto, ale pak se rozhodne, že součást by měla být vyrobena z titanu, silnějšího plechu z uhlíkových vláken nebo tenčího hliníkového plechu. “
Na tradičním CNC obráběcím centru, pokračoval, „tyto změny jsou značné.Pokus o změnu převodů z materiálu na materiál a z dílu na díl znamená změnu řezných hlav, otáček vřetena, rychlosti posuvu a programů.
„Jednou z věcí, které nás skutečně donutili používat vodní paprsek, bylo vytvořit knihovnu různých materiálů, které používali, takže stačilo provést několik kliknutí myší a nechat je přepnout z ¼” hliníku na ½” [12.7 mm] uhlíkové vlákno,“ pokračoval Fabian. „Ještě jedno kliknutí, přecházejí z ½“ uhlíkových vláken na 1/8“ [3,18 mm] titan.“Joe Gibbs Racing „používá spoustu exotických slitin a věcí, které běžní zákazníci obvykle nepoužívají.Takže jsme s nimi strávili spoustu času při vytváření knihoven s těmito pokročilými materiály.Se stovkami materiálů v naší databázi existuje snadný proces pro klienty, jak přidat své vlastní unikátní materiály a tuto databázi dále rozšiřovat.“
Dalším špičkovým uživatelem vodního paprsku Flow je SpaceX Elona Muska. „Ve SpaceX máme poměrně dost strojů na výrobu dílů pro raketové lodě,“ řekl Fabian. Stroj Flow používá také další výrobce leteckého průzkumu, Blue Origin. nevydělávám 10 000 z ničeho;dělají jeden z nich, pět z nich, čtyři z nich.“
Pro typický obchod: „Kdykoli máte práci a potřebujete 5 000 ¼“ něčeho vyrobeného z oceli, laser bude těžké překonat,“ zdůrazňuje Fabian.„Pokud ale potřebujete dva ocelové díly, tři hliníkové díly, vyrobené díly nebo čtyři nylonové díly, pravděpodobně byste neuvažovali o použití laseru místo vodního paprsku. S vodním paprskem můžete řezat jakýkoli materiál, od tenké oceli až po 6″ do 8″ [15,24 až 20,32 cm] tlustého kovu.
Se svými divizemi laserů a obráběcích strojů má Trumpf jasnou oporu v oblasti laseru a konvenčního CNC.
V úzkém okně, kde se vodní paprsek a laser s největší pravděpodobností překrývají – tloušťka kovu je něco málo přes 25,4 mm – si vodní paprsek zachovává ostrou hranu.
„U velmi, velmi silných kovů – 1,5 palce [38,1 mm] nebo více – nejenže vám vodní paprsek poskytne lepší kvalitu, ale laser nemusí být schopen kov zpracovat,“ řekl Brett Thompson, manažer laserové technologie a prodeje. Konzultace .Potom je rozdíl jasný: nekovy budou pravděpodobně obráběny vodním paprskem, zatímco pro jakýkoli kov o tloušťce 1″ nebo tenčí,“ je laser hračka. Řezání laserem je mnohem rychlejší, zvláště v tenčích a/nebo tvrdší materiály – například nerezová ocel ve srovnání s hliníkem.“
Pro konečnou úpravu dílu, zejména kvalitu hran, protože materiál tloustne a faktorem se stává přísun tepla, získává vodní paprsek opět výhodu.
„Tady by mohl mít vodní paprsek výhodu,“ připustil Thompson. „Rozsah tlouštěk a materiálů přesahuje rozsah laseru s menší tepelně ovlivněnou zónou.Přestože je proces pomalejší než laser, vodní paprsek také poskytuje trvale dobrou kvalitu hran.Při použití vodního paprsku máte také tendenci získat velmi dobrou pravoúhlost – rovnoměrnou tloušťku v palcích a vůbec žádné otřepy.“
Thompson dodal, že výhodou automatizace z hlediska integrace do rozšířených výrobních linek je laser.
„S laserem je možná plná integrace: vložte materiál na jednu stranu a výstup z druhé strany integrovaného řezacího a ohýbacího systému a získáte hotový řezaný a ohýbaný díl.V tomto případě může být vodní paprsek stále špatnou volbou – dokonce i s dobrým systémem řízení materiálu – protože díly se řežou mnohem pomaleji a samozřejmě se musíte vypořádat s vodou.“
Thompson tvrdí, že provoz a údržba laserů je levnější, protože „použitý spotřební materiál je relativně omezený, zejména vláknové lasery“.„Celkové nepřímé náklady na vodní paprsky však budou pravděpodobně nižší kvůli nižšímu výkonu a relativní jednoduchosti stroje.Opravdu záleží na tom, jak dobře jsou tato dvě zařízení navržena a udržována.“
Vzpomíná, že když Holcomb z OMAXu v 90. letech vedl obchod: „Kdykoli jsem měl na stole součást nebo plán, moje první myšlenka byla: ‚Můžu to udělat na laseru?‘“ Ale než jsem to věděl Předtím, byli jsme stále více projektů věnovaných vodním paprskům. Jedná se o silnější materiály a určité typy dílů, nemůžeme se dostat do příliš těsného rohu kvůli tepelně ovlivněné zóně laseru;fouká z rohu, takže bychom se přikláněli k vodním paprskům – i to, co obvykle dělají lasery. Totéž platí pro tloušťku materiálu.“
Zatímco jednotlivé archy jsou rychlejší na laseru, archy skládané do čtyř vrstev jsou rychlejší na vodním paprsku.
„Kdybych vyřezal kruh o rozměrech 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] z měkké oceli 1/4″ [6,35 mm], pravděpodobně bych dal přednost laseru kvůli jeho rychlosti a přesnosti.Povrchová úprava – obrys s bočním řezem – bude mít spíše povrchovou úpravu ve tvaru skla, velmi hladkou.“
Ale aby laser fungoval na této úrovni přesnosti, dodal: „Musíte být odborníkem na frekvenci a výkon.Jsme v tom velmi dobří, ale musíte to vytočit velmi pevně;s vodními tryskami, poprvé, První pokus.Nyní mají všechny naše stroje zabudovaný CAD systém. Mohu navrhnout díl přímo na stroji.“To je skvělé pro prototypování, dodává: „Mohu programovat přímo na vodním paprsku, což usnadňuje změnu tloušťky materiálu a nastavení.“Nastavení úloh a přechody jsou „srovnatelné;U vodních paprsků jsem viděl několik přechodů, které jsou velmi podobné laserům.“
Nyní, pro menší zakázky, prototypování nebo vzdělávací použití – dokonce i pro hobby obchod nebo garáž – OMAX ProtoMAX přichází s čerpadlem a otočným stolem pro snadné přemístění. Materiál obrobku je ponořen pod vodou pro tiché řezání.
Pokud jde o údržbu: „Obvykle dokážu někoho vycvičit vodním paprskem za den nebo dva a poslat ho do terénu velmi rychle,“ tvrdí Holcomb.
Čerpadla EnduroMAX od OMAX jsou navržena tak, aby snižovala spotřebu vody a umožňovala rychlé přestavby. Současná verze má tři dynamická těsnění.“ Stále lidem říkám, aby byli opatrní při údržbě jakéhokoli čerpadla, nejen mého.Je to vysokotlaká pumpa, takže si dejte na čas a pořádně se procvičte.“
„Vodní trysky jsou skvělým odrazovým můstkem k vyřezávání a výrobě a možná bude vaším dalším krokem laser,“ navrhuje.“ Umožňuje lidem řezat díly.A ohraňovací lisy jsou docela dostupné, takže je mohou řezat a ohýbat.V produkčním prostředí můžete mít sklon používat laser.“
Zatímco vláknové lasery nabízejí flexibilitu pro řezání jiných než ocelových materiálů (měď, mosaz, titan), vodní trysky mohou řezat těsnicí materiály a plasty kvůli nedostatku HAZ.
Ovládání současné generace vláknových laserových řezacích systémů „je nyní velmi intuitivní a místo výroby lze určit programem,“ řekl Diehl. „Operátor pouze vloží obrobek a stiskne start.Jsem z obchodu a v éře CO2 optika začíná stárnout a zhoršovat se, kvalita řezu trpí, a pokud dokážete diagnostikovat tyto problémy, jste považováni za vynikajícího operátora.Dnešní vláknité systémy jsou vykrajovátka na sušenky, nemají tyto spotřební materiály, takže je lze zapnout nebo vypnout – řezat díly nebo ne.Vyžaduje to trochu požadavku zkušeného operátora.To znamená, že si myslím, že přechod z vodního paprsku na laser bude hladký a snadný.
Diehl odhaduje, že typický vláknový laserový systém může běžet 2 až 3 dolary za hodinu, zatímco vodní paprsek běží asi 50 až 75 USD za hodinu, vezmeme-li v úvahu spotřebu abraziva (např. granát) a plánované modernizace čerpadel.
Protože kilowattový výkon laserových řezacích systémů stále roste, stávají se stále více alternativou k vodním paprskům v materiálech, jako je hliník.
„Pokud se v minulosti používal silný hliník, měl by vodní paprsek výhodu,“ vysvětluje Diehl.“ Laser nemá schopnost projít něčím jako 1″ hliníkem. t se v tom světě poserete na velmi dlouho, ale nyní s vyšším výkonem vláknové optiky a pokrokem v laserové technologii již 1″ hliník není problém.Pokud jste provedli srovnání nákladů, pro počáteční investici do stroje mohou být vodní trysky levnější.Laserem řezaných dílů může být 10krát tolik, ale musíte být v tomto velkoobjemovém prostředí, abyste zvýšili náklady.Jak provozujete více smíšených maloobjemových dílů, může mít vodní tryskání určité výhody, ale rozhodně ne v produkčním prostředí.Pokud se nacházíte v jakémkoli typu prostředí, kde potřebujete zpracovávat stovky nebo tisíce dílů, není to aplikace vodního paprsku.“
Ilustruje nárůst dostupného výkonu laseru, technologie ENSIS společnosti Amada se při uvedení na trh v roce 2013 zvýšila z 2 kW na 12 kW. Na druhém konci žebříčku je stroj Amada VENTIS (představen na Fabtech 2019) umožňující širší rozsah zpracování materiálů s paprskem, který se pohybuje podél průměru trysky.
„Můžeme provádět různé techniky pohybem tam a zpět, nahoru a dolů, ze strany na stranu nebo do osmičky,“ řekl Diehl o společnosti VENTIS. spot – způsob, jakým rád řeže.Děláme to pomocí různých typů vzorů a tvarování paprsků.S VENTIS jde to tam a zpět skoro jako pila;jak se hlava pohybuje, paprsek se pohybuje tam a zpět, takže získáte velmi hladké pruhy, skvělou kvalitu hran a někdy i rychlost.“
Stejně jako malý systém vodního paprsku ProtoMAX od OMAXu připravuje Amada „systém vláken s velmi malou stopou“ pro malé dílny nebo „výzkumné a vývojové prototypové dílny“, které nechtějí proniknout do svého výrobního oddělení, když potřebují vyrobit jen několik prototypů.část. “
Čas odeslání: 09.02.2022