ما هي استخدامات آلة القطع بالليزر؟
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 كانت تكنولوجيا القطع بالليزر وصناعة الطيران مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. تذكر أن شركة بوينج كانت من بين الشركات الأولى التي استخدمت تكنولوجيا القطع بالليزر لمحركاتها في سبعينيات القرن العشرين.
إن الطيران والسفر إلى الفضاء يفرضان بالفعل أعلى المتطلبات على المواد والتكنولوجيا: إذ تحتاج المحركات الحديثة إلى تحقيق أداء أعلى على نحو متزايد مع الحد من استهلاك الوقود في نفس الوقت. إن استخدام مواد ذات قوة محسنة وكثافة أقل هو بلا شك الطريقة الأكثر كفاءة لتحقيق هذا الهدف، وقد ثبت أن معالجة المواد بالليزر مناسبة لهذه الطموحات.
في مجال الطيران والفضاء، تتراوح قوة الليزر بين بضع مئات من الواط إلى بضعة آلاف من الواط. وتُستخدم في قطع ولحام صفائح السبائك والسبائك الفائقة، وحفر الثقوب العميقة في محركات التوربينات، وإصلاح شفرات محركات الطائرات التوربينية الغازية، وحفر ألواح إزالة الجليد أثناء التشغيل، والمعالجة الحرارية للأسطح. وبفضل هذه التقنيات، يمكن للمحركات أن تعمل بكفاءة في درجات حرارة عالية.
تستخدم صناعات الطيران والفضاء الآن أجهزة القطع بالليزر فائقة السرعة. وهناك نوعان من أجهزة الليزر فائقة السرعة: بيكو ثانية (1x10-12 ثانية) وفيمتو ثانية (2x1-10 ثانية). وتوفر مدة النبضة القصيرة للغاية طاقة قصوى تصل إلى جيجا واط، مما يتيح لجميع أنواع المواد تقريبًا التحلل على الفور تحت أشعة الليزر.
نصيحة:
• يحسن قوة المادة ولكنه يقلل من كثافتها.
• تعتبر المعالجة متعددة الاستخدامات للغاية: من خلال ضبط معلمات الليزر، يمكن تحقيق مهام متعددة مثل القطع والحفر واللحام والكسوة باستخدام جهاز واحد.
الألواح الشمسية
تتطلب صناعة الألواح الكهروضوئية عدة طبقات رقيقة من المواد الموصلة والنشطة للضوء. ثم يتم هيكلة هذه الطبقات وحفرها وربطها ببعضها البعض.
تُستخدم أشعة الليزر لإزالة الحواف من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. ولحماية وحدات الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من التآكل والدوائر القصيرة طويلة الأمد، تتم إزالة نظام الطبقات على حافة الوحدة وتغليفها. وفي العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، تحولت صناعة الطاقة الشمسية بأكملها إلى استخدام أشعة الليزر لإزالة هذا الجزء الصغير من مادة أشباه الموصلات من حواف رقاقة السيليكون، والذي من شأنه أن يؤدي بخلاف ذلك إلى حدوث ماس كهربائي غير مرغوب فيه حول الحواف.
خلال هذه العملية، يعمل شعاع الليزر بسرعة تزيد عن 700 ملم في الثانية، مع انخفاض مخاطر حدوث تماس كهربائي. وهي أكثر موثوقية بكثير من أي تقنيات أخرى متاحة في السوق حتى الآن، وأفضل من النفخ الرملي على سبيل المثال.
العملية الثانية التي يتم تنفيذها بنجاح باستخدام الليزر في بناء الألواح الشمسية هي حفر الخلايا الشمسية. يعمل الليزر بدون تلامس ويمكنه الوصول إلى الموضع بسرعة كبيرة، دون إنتاج أي شحنة ميكانيكية. يمكن حفر آلاف الثقوب في الثانية.
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.
الأزياء
كانت تقنية القطع بالليزر مقتصرة في السابق على تصميمات الأزياء الراقية، ولكن هذه التقنية أصبحت متاحة بسهولة أكبر للمصنعين. ومن الشائع الآن رؤية الحرير والجلد المقطوعين بالليزر في مجموعات الأزياء الجاهزة أو في متاجر التجزئة مثل Topshop أو ASOS.
بشكل عام، تعمل عملية القطع بالليزر بشكل أفضل على الأقمشة الصناعية؛ حيث تذوب المواد البلاستيكية الموجودة في هذه المنسوجات أثناء العملية، مما يؤدي إلى حافة محكمة الغلق ومثالية لا تتآكل. من ناحية أخرى، تتلف الأقمشة الطبيعية قليلاً بسبب حرارة الليزر، مما يحافظ على ثبات الألياف في مكانها. ويؤدي هذا عمومًا إلى تغير اللون عند حافة القطع، حتى إذا كان من الممكن إجراء تعديلات اعتمادًا على القماش وقوة الليزر لإزالة أي علامات محتملة.
كما يعمل الليزر بشكل جيد للغاية على الجلود. على سبيل المثال، قام صانع السروج والمصمم الفرنسي هيرميس بشراء العديد من أجهزة الليزر في ورش العمل الخاصة به، ويستخدمها لقطع قطع من جلد البقر. يستطيع الحرفيون الآن قطع أربع إلى خمس حقائب في جلد واحد بفضل هذه التكنولوجيا الدقيقة، دون أن يفقدوا الكثير من مادتهم الثمينة والباهظة الثمن كما حدث عند القطع باستخدام الشفرات.
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 حلول قطع فعالة لجميع المواد تقريبًا في الصناعة الإلكترونية.
على سبيل المثال، فيما يتعلق ببطاقات MicroSD، فإن القطع بالليزر أكثر فعالية من حيث التكلفة بثلاث مرات عند الأداء المماثل من القطع بنفث الماء. وينطبق نفس الشيء على القطع بالليزر للوحات الدوائر. عند تصنيع الهواتف المحمولة والهواتف الذكية، يعد القطع بالليزر أداة قوية في كل جوانب التصميم. تقطع أشعة الليزر الصناديق البلاستيكية، وتحفر ثقوب لوحة المفاتيح، للمقابس المختلفة، وتنقش العلامة التجارية... حتى أن الليزر يستخدم لإذابة رقعة بلاستيكية لحماية الشاشة.
تتطلب الطائرات بدون طيار والروبوتات في كثير من الأحيان استخدام القطع بالليزر أيضًا، للمكونات الإلكترونية وكذلك 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.