هناك العديد من المواد التي يمكن قطعها باستخدام آلة القطع بالليزر: من الخشب إلى البلاستيك، ومن الفولاذ إلى السيراميك.
دعونا نلقي نظرة على مجموعة واسعة من تطبيقات القطع بالليزر:
الطيران والفضاء
لطالما ارتبطت تكنولوجيا الطيران وتكنولوجيا القطع بالليزر ارتباطاً وثيقاً. تذكر أن شركة بوينغ كانت من أوائل الشركات التي استخدمت تكنولوجيا القطع بالليزر لمحركاتها في سبعينيات القرن الماضي.
يفرض الطيران والسفر الفضائي متطلباتٍ عاليةً على المواد والتكنولوجيا: إذ تحتاج المحركات الحديثة إلى تحقيق أداءٍ أعلى باستمرار، مع تقليل استهلاك الوقود في الوقت نفسه. يُعدّ استخدام مواد ذات متانةٍ مُحسّنة وكثافةٍ أقلّ الطريقةَ الأكثر فعاليةً لتحقيق هذا الهدف، وقد أثبتت معالجة المواد بالليزر ملاءمتها لهذه الطموحات.
في مجال الطيران والفضاء، تتراوح قوة الليزر بين بضع مئات وآلاف الواط. تُستخدم في قطع ولحام صفائح السبائك والسبائك الفائقة، وحفر الثقوب العميقة في محركات التوربينات، وإصلاح شفرات محركات الطائرات التوربينية الغازية، والحفر السريع لألواح إزالة الجليد، والمعالجة الحرارية للأسطح. بفضل هذه التقنيات، تعمل المحركات بكفاءة عالية في درجات الحرارة العالية.
تستخدم صناعات الطيران والفضاء الآن قواطع ليزر فائقة السرعة. هناك نوعان من الليزر فائق السرعة: بيكو ثانية (1×10-12 ثانية) وفيمتو ثانية (2×1-10 ثانية). يوفر قصر مدة نبضاتها الشديد طاقة قصوى تصل إلى جيجا واط، مما يُمكّن جميع أنواع المواد تقريبًا من التحلل الفوري تحت أشعة الليزر.
نصيحة:
• يحسن قوة المادة ولكنه يقلل من كثافتها.
• المعالجة متعددة الاستخدامات للغاية: من خلال ضبط معلمات الليزر، يمكن تحقيق مهام متعددة مثل القطع والحفر واللحام والكسوة باستخدام جهاز واحد.
الألواح الشمسية
يتطلب تصنيع الألواح الكهروضوئية عدة طبقات رقيقة من المواد الموصلة والنشطة ضوئيًا. تُبنى هذه الطبقات بعد ذلك، وتُثقب، وتُربط ببعضها.
تُستخدم أشعة الليزر لإزالة الطبقات الرقيقة من حواف الخلايا الشمسية الرقيقة. ولحماية هذه الخلايا من التآكل والدوائر القصيرة على المدى الطويل، تُزال الطبقات الموجودة على حافة الخلية وتُعاد تغليفها. في العقد الأول من الألفية الثانية، تحوّل قطاع الطاقة الشمسية بأكمله إلى استخدام أشعة الليزر لإزالة هذه الطبقة الرقيقة من مادة أشباه الموصلات، والتي لا تتجاوز بضعة ملليمترات، من حواف رقاقة السيليكون، والتي قد تؤدي لولا ذلك إلى حدوث دوائر قصيرة غير مرغوب فيها حول الحواف.
خلال هذه العملية، يعمل شعاع الليزر بسرعة تزيد عن 700 مم في الثانية، مع احتمالية منخفضة جدًا لحدوث تماس كهربائي. وهي أكثر موثوقية بكثير من أي تقنيات أخرى متوفرة في السوق حتى الآن، بل وأفضل من تقنية السفع الرملي على سبيل المثال.
العملية الثانية التي تُنجز بنجاح باستخدام الليزر في بناء الألواح الشمسية هي حفر الخلايا الشمسية. يعمل الليزر بدون تلامس، ويمكنه الوصول إلى موضعه بسرعة كبيرة دون توليد أي شحنة ميكانيكية. يمكن حفر آلاف الثقوب في ثانية واحدة.
نصيحة:
• إنشاء خلايا شمسية صغيرة ودقيقة للغاية.
• غير مكلفة.
• يستغرق وقتا قليلا جدا.
• سهولة التكامل في خط الإنتاج.
• بدون تلامس، ودقيق وآمن أثناء العملية.
• هناك خطر منخفض جدًا لحدوث ماس كهربائي.
• أكثر موثوقية بكثير من أي تقنيات أخرى متاحة في السوق حتى الآن.
الموضة
كانت تقنية القطع بالليزر مقتصرة سابقًا على تصاميم الأزياء الراقية، لكن هذه التقنية أصبحت متاحة بسهولة أكبر للمصنعين. أصبح من الشائع الآن رؤية الحرير والجلد المقطوعَين بالليزر في عروض الأزياء الجاهزة أو لدى متاجر التجزئة مثل توب شوب وآسوس.
بشكل عام، يُفضّل القطع بالليزر على الأقمشة الصناعية؛ إذ تذوب المواد البلاستيكية في هذه المنسوجات أثناء العملية، مما يُنتج حافة محكمة ومثالية لا تتدلى. أما الأقمشة الطبيعية، فتتأثر قليلاً بحرارة الليزر، مما يُثبّت الألياف في مكانها. ويؤدي هذا عادةً إلى تغير لون حافة القطع، حتى مع إمكانية إجراء تعديلات حسب نوع القماش وقوة الليزر لإزالة أي علامات.
يعمل الليزر بكفاءة عالية على الجلود. على سبيل المثال، اقتنى صانع السروج والمصمم الفرنسي هيرميس عدة أجهزة ليزر في ورشاته، ويستخدمها لقطع قطع من الجلد. بفضل هذه التقنية الدقيقة، أصبح بإمكان الحرفيين الآن قطع أربع إلى خمس حقائب من جلد واحد، دون فقدان الكثير من مادتهم الثمينة والباهظة الثمن كما كان يحدث عند القطع بالشفرات.
نصيحة:
• دقة عالية.
• قطع الليزر النظيفة.
• حواف القماش محكمة الغلق لمنع التآكل.
• آلة فريدة من نوعها يمكنها قطع العديد من المواد المختلفة: الحرير، النايلون، الجلد، النيوبرين، البوليستر، القطن...
• يتم إجراء عمليات القطع بالليزر دون أي ضغط على القماش، ولا يتطلب أي جزء من عملية القطع أي شيء آخر يلمس الملابس.
• لا يترك أي علامات غير مقصودة على القماش، وهو أمر مفيد بشكل خاص للأقمشة الحساسة مثل الحرير والدانتيل.
الروبوتات والطائرات بدون طيار والتصنيع الإلكتروني
توفر آلة القطع بالليزر حلاً فعالاً للقطع لجميع المواد تقريبًا في الصناعة الإلكترونية.
على سبيل المثال، فيما يتعلق ببطاقات MicroSD، يُعدّ القطع بالليزر أكثر فعالية من حيث التكلفة بثلاث مرات من القطع بنفث الماء، مع أداء مماثل. وينطبق الأمر نفسه على قطع لوحات الدوائر الإلكترونية بالليزر. عند تصنيع الهواتف المحمولة والذكية، يُعدّ القطع بالليزر أداة فعّالة في جميع جوانب التصميم. يُستخدم الليزر في قطع الصناديق البلاستيكية، وحفر ثقوب لوحة المفاتيح، وتركيب المقابس المختلفة، ونقش العلامة التجارية... حتى أنه يُستخدم لإذابة رقعة بلاستيكية لحماية الشاشة.
تتطلب الطائرات بدون طيار والروبوتات في كثير من الأحيان استخدام القطع بالليزر أيضًا، للمكونات الإلكترونية كما هو الحال بالنسبة لقطع الجهاز.
نصيحة:
• يسمح انحراف الشعاع باستخدام رؤوس المسح بقطع أي خطوط معقدة يمكن إعادة برمجتها ليتم قطعها في وقت قصير.
• على عكس عمليات القطع الأخرى، لا يتعرض الليزر للتآكل، مما يضمن جودة المعالجة المستمرة.
• حواف محكمة الغلق ومرتبة.
