Técnicas de corte y grabado con máquina láser

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Fecha de publicación: 9 de mayo de 2024

I.Introducción

La tecnología de corte y grabado por láser, una de las más importantes de la industria manufacturera, utiliza rayos láser de alta densidad para evaporar o fundir materiales mediante tratamiento térmico con el fin de realizar cortes o grabados de gran precisión.

Comparado con los métodos tradicionales de corte mecánico y grabado químico, el procesado láser tiene muchas ventajas, como una gran precisión y velocidad, amplia aplicación, pequeña zona afectada por el calor, gran flexibilidad y procesado sin contacto.

Gracias a sus virtudes, las máquinas de corte y grabado por láser se aplican cada vez más en todo el mundo. Las estadísticas muestran que la escala del mercado mundial de máquinas de corte por láser alcanzó los 4.500 millones de dólares en 2021, con un crecimiento medio anualizado estimado de 8% en 2028.

Desde la perspectiva de las aplicaciones posteriores, industrias como la fabricación de automóviles, la electrónica de consumo, las pantallas publicitarias, la confección y el textil, y los dispositivos médicos están adoptando equipos de procesamiento láser en grandes cantidades para mejorar la eficiencia de la producción y la calidad de los productos.

En China, la industria del corte por láser ha logrado grandes avances. Se estima que para 2025, el tamaño del mercado de las máquinas de corte por láser de China superará los 20.000 millones de yuanes. Se puede prever que la tecnología de procesamiento láser desempeñará un papel cada vez más fundamental en la promoción del desarrollo de alta calidad de la industria manufacturera.

Por lo tanto, el artículo presentará los principios de funcionamiento de las máquinas láser de corte y grabado, sus tipos, ventajas y aplicaciones, con el objetivo de proporcionar una referencia para los colegas de la industria y los clientes potenciales.

II.¿Cómo corta y graba una máquina láser?

Corte o grabado por láser es un tipo de método de procesado que utiliza la acción térmica del láser para acabar de eliminar el material. Sus principios de funcionamiento son similares, pero difieren en los métodos de procesamiento y los efectos. A continuación se lo presentaré; antes, veamos un breve vídeo.

Principios de funcionamiento del corte por láser

El corte por láser utiliza rayos láser de alta densidad de potencia sobre la superficie de la pieza para calentar, fundir y evaporar el material con el fin de cortar la pieza. Los procesos son los siguientes:

Primer paso: los láseres generarán haces láser de alta densidad de potencia y se enfocarán en la superficie de la pieza mediante sistemas ópticos.

Segundo paso: los rayos láser focalizados formarán una zona de alto calor en la superficie de la pieza y fundirán y evaporarán el material.

Tercer paso: el sistema de control CNC controlará el cabezal de corte para que se desplace por las trayectorias diseñadas y finalice el proceso de corte.

Los parámetros clave de las máquinas de corte por láser incluyen la potencia del láser, el diámetro del punto, la velocidad de corte, la presión del gas auxiliar, etc. Mediante la optimización de estos parámetros, se puede conseguir un corte de alta calidad, como hendiduras estrechas, menos rebabas y menos capa de refundición.

Principios de funcionamiento del grabado por láser

máquina de corte por láser

El grabado por láser utiliza rayos láser de densidad de potencia relativamente baja para eliminar selectivamente la superficie de la pieza de trabajo y grabar los patrones o palabras requeridos. En comparación con el corte por láser, el grabado por láser no suele cortar el material en profundidad.

De lo contrario, controla los parámetros del láser y las trayectorias de exploración para conseguir un grabado localizado de la superficie. Los procesos son los siguientes:

Primer paso: convertir los patrones o el texto que se va a grabar en formatos digitales vectoriales o de mapa de bits.

Segundo paso: los rayos láser eliminarán el material de forma selectiva mientras escanean, formando un efecto de tallado desigual.

Tercer paso: ajustando parámetros como la potencia del láser, la velocidad de escaneado y el espaciado entre líneas, controlamos la profundidad y la precisión del grabado.

El grabado por láser puede producir diversos patrones, textos y logotipos precisos y exquisitos en la superficie de muchos tipos de materiales. El efecto y la calidad del grabado dependen principalmente de los parámetros del láser, las características del material y los diseños de los patrones.

Hay que mejorar la artesanía para distintos materiales y aplicaciones a fin de lograr el mejor efecto.

Diferencias entre corte por láser y grabado

Aunque tanto el corte como el grabado por láser utilizan el efecto térmico de los láseres para eliminar los materiales, difieren en los métodos de procesamiento y los efectos de corte. Las principales diferencias son las siguientes:

Fines del tratamiento: El corte por láser tiene como objetivo cortar los materiales, mientras que el grabado por láser tiene como objetivo grabar en los materiales de forma selectiva.

Parámetros láser: El corte por láser utiliza haces láser de alta densidad de potencia, mientras que el grabado utiliza haces láser de densidad de potencia relativamente baja.

Grados de procesamiento: El corte por láser penetra en el material, mientras que el grabado normalmente sólo elimina una capa de material de la superficie.

Equipo de asistencia: El corte por láser requiere gas auxiliar de alta presión para soplar el material fundido, mientras que el grabado no suele necesitar gas auxiliar.

Precisión de procesamiento: la precisión del grabado por láser suele ser superior a la del corte por láser, llegando al micronivel.

Aunque diferentes entre sí, se utilizan combinados en aplicaciones pragmáticas para cumplir los requisitos de procesos cada vez más intrincados.

Por ejemplo, al producir placas de identificación metálicas, podemos utilizar el corte por láser para recortar la forma y, a continuación, utilizar el grabado por láser para grabar las palabras y los motivos de las placas de identificación.

En definitiva, tanto el corte como el grabado por láser utilizan el efecto térmico del láser para eliminar materiales y finalizar procesos. Ambos tienen características únicas, y pueden optimizarse y seleccionarse en función de las demandas especiales de procesamiento y las calidades de los materiales.

Por tanto, un profundo conocimiento de los principios de funcionamiento del corte y el grabado por láser nos ayuda a aprovechar el papel fundamental del procesamiento por láser y a mejorar la eficacia de los productos y la calidad de la producción.

III.Principales tipos de máquinas láser y sus aplicaciones

Actualmente, de acuerdo con la diferencia del láser, hay dos tipos de máquinas láser principales, incluyendo las máquinas láser de CO2 y las máquinas láser de fibra. Ambos tienen sus características y funciones en sectores aplicados.

Láseres de CO2 para metales no metálicos (madera, acrílico, textil, papel)

Las máquinas láser de CO2 emiten una longitud de onda de 10,6 micrómetros, que los no metales pueden absorber bien, por lo que las máquinas láser de CO2 funcionan mejor en el procesamiento de no metales. Las máquinas láser de CO2 se utilizan principalmente para cortar y grabar madera, acrílico, textiles y papel.

Madera: Los láseres de CO2 pueden cortar madera con precisión para muebles, decoraciones u otros productos de madera. Al mismo tiempo, son capaces de realizar grabados precisos, como patrones y palabras.

Acrílico: En la industria de la publicidad y la decoración, las máquinas láser de CO2 pueden cortar con precisión placas acrílicas para fabricar rótulos, expositores y cajas de luz.

Textiles: Las máquinas láser de CO2 pueden utilizarse para cortar y grabar textiles para confeccionar ropa, cortinas y otros adornos.

Papel: En el diseño de envases y la fabricación de tarjetas de felicitación y otros productos de papel, las máquinas láser de CO2 pueden realizar cortes y grabados precisos, ofreciendo soluciones de diseño personalizadas.

Láseres de fibra óptica para metales

máquina de corte por láser

Las máquinas láser de fibra emiten láseres de 10,6 microondas que pueden ser bien absorbidos por los metales, por lo que son una sabia elección para el procesado de metales. Los láseres de fibra pueden cortar todo tipo de materiales, como acero inoxidable, acero al carbono, aluminio y cobre.

Acero inoxidable y acero al carbono: Las máquinas láser de fibra pueden cortar estos materiales con rapidez y precisión, por lo que se aplican ampliamente en los sectores de la automoción, aeroespacial y de la construcción.

Aluminio y cobre: Aunque la reflectividad y la conductividad térmica de estos materiales son relativamente altas, las máquinas láser de fibra de tecnología avanzada pueden cortar los materiales con precisión y se utilizan ampliamente en la electrónica y la industria eléctrica.

Consideraciones sobre la potencia del láser y la zona de trabajo

A la hora de elegir máquinas láser, la potencia del láser y el tamaño de las áreas de trabajo son los dos factores principales que deben tenerse en cuenta. La potencia del láser influye en la velocidad y el grosor del corte o grabado, mientras que el tamaño del área de trabajo determina el tamaño de los materiales que se van a procesar.

Potencia del láser: Las máquinas láser de alta potencia son adecuadas para cortar materiales relativamente gruesos o aplicaciones que requieren un procesamiento de alta velocidad. Las máquinas láser de baja potencia son adecuadas para materiales finos y un procesamiento preciso.

Área de trabajo: Las máquinas láser de gran formato son adecuadas para materiales de gran tamaño o producción en serie, mientras que las máquinas láser de pequeño formato son adecuadas para piezas pequeñas o fabricación de muestras.

Adaptación del tipo de láser a los requisitos del material y la aplicación

Además, la selección de las máquinas láser también debe basarse en el tipo de material y los requisitos específicos de la aplicación.

Por ejemplo, para materiales no metálicos que necesitan ser cortados o grabados, deben elegirse máquinas láser de CO2; para el procesamiento de materiales metálicos, deben elegirse máquinas láser de fibra. Además, la potencia del láser y las áreas de trabajo también deben satisfacer las necesidades de demandas de producción específicas.

Basándonos en la introducción anterior, es obvio que cada tipo de máquina láser posee sectores de aplicación y bordes únicos. Por lo tanto, la selección correcta de las máquinas láser puede aumentar significativamente la productividad y la calidad de procesamiento.

IV.Ventajas del corte y grabado por láser

En virtud de su excelente rendimiento y amplias perspectivas de aplicación, la tecnología de corte y grabado por láser está ocupando una posición cada vez más crucial en la fabricación moderna. En comparación con los métodos tradicionales de procesamiento mecánico, el proceso láser presenta ventajas en muchos aspectos, lo que lo convierte en una opción ideal para los procesos de materiales metálicos y no metálicos.

máquina de corte por láser

Gran precisión y detalles minuciosos

Una de las ventajas más destacadas del corte y grabado por láser es su altísima precisión y gran rendimiento en los detalles. Los haces láser pueden enfocarse a menos de 0,1 mm, lo que, combinado con precisos sistemas de control CNC, permite alcanzar una tolerancia de mecanizado de ±0,05 mm para cumplir los requisitos de producción de componentes precisos.

Al mismo tiempo, el cabezal de corte puede cortar y grabar patrones intrincados, palabras y texturas de forma flexible, ofreciendo una gama extraordinaria para el diseño.

Mínimo desperdicio de material y bordes limpios

Debido a los estrechos limos de corte del corte por láser, normalmente entre 0,1 y 0,5 mm, se minimizan los desperdicios de material. En comparación con el corte mecánico tradicional, el corte y grabado por láser puede ahorrar una gran cantidad de materias primas, mejorando las tasas de utilización de materiales.

Además, el corte y el grabado por láser producen cortes de alta calidad y superficies de corte lisas que no requieren ningún procesamiento secundario, lo que ahorra procedimientos posteriores de pulido y limpieza.

Alta velocidad de procesamiento y automatización

Corte y grabado por láser de alta eficiencia, especialmente en el corte de material de tablero fino, puede cortar más de 100 metros por minuto. Controlados por sistemas de control CNC, los procedimientos de procesamiento láser pueden funcionar automáticamente, lo que mejora en gran medida la consistencia de la productividad y la calidad de la producción.

Por ejemplo, la carga, descarga, alimentación y procesamiento de las máquinas de corte por láser pueden automatizarse, lo que reduce la intervención manual y ahorra costes de mano de obra.

Amplia gama de materiales compatibles

La tecnología de corte y grabado por láser es compatible con una amplia gama de materiales, incluidos casi todos los tipos de materiales metálicos y no metálicos. Los materiales de corte más comunes son los metales, como el acero al carbono, el cobre inoxidable, las aleaciones de aluminio, el cobre y el titanio, y los no metálicos, como la madera, el acrílico, los textiles, las pieles, el vidrio y la cerámica.

Además, los láseres también pueden trabajar con algunos materiales difíciles de mecanizar, como materiales compuestos y aleaciones duras.

Entrada de diseño digital y repetibilidad

El corte y el grabado por láser suelen adoptar un sistema de control CNC que puede leer directamente archivos vectoriales de dibujos CAD. Los procesos totalmente digitales pueden modificar los diseños y optimizar los parámetros. Una vez determinados los parámetros de procesamiento adecuados, las máquinas láser procesan de forma repetida y constante para garantizar la consistencia de la producción en masa, que es lo que importa en la producción industrial.

Creación de prototipos y personalización de bajo coste

El procesamiento por láser es adecuado para pequeños lotes de producción y fabricación de muestras. Al no necesitar una costosa fabricación de modelos, el corte y el grabado por láser pueden terminar la validación y la iteración del diseño del producto de forma rápida y económica.

Al mismo tiempo, el grabado por láser puede añadir diversos patrones personalizados, palabras y números a la superficie de la pieza, lo que permite a las pequeñas y medianas empresas y a los clientes innovar a bajo coste.

Respetuoso con el medio ambiente (sin productos químicos ni herramientas)

En comparación con los métodos tradicionales de corte y grabado, el procesamiento por láser es más respetuoso con el medio ambiente. Los procesos láser no contienen disolventes químicos ni tintas, no generan residuos y cumplen los requisitos de producción limpia.

Mientras tanto, el procesamiento sin contacto elimina el desgaste y la sustitución de herramientas y la contaminación acústica y por vibraciones, lo que mejora notablemente el entorno del taller.

En general, la tecnología de corte y grabado por láser, con sus ventajas en cuanto a precisión, eficacia, bajos costes y protección del medio ambiente, florece en cada vez más sectores manufactureros.

Desde la producción industrial al diseño personalizado, pasando por la fabricación de muestras y la producción en serie, el procesamiento láser ofrece más posibilidades y flexibilidad para el diseño y la fabricación de productos. El desarrollo y la maduración de la tecnología láser llevarán el corte y el grabado por láser a más sectores.

V.Aplicaciones y ejemplos

A continuación le enumero algunos sectores de aplicación pragmática y ejemplos:

Señalización y productos promocionales

Vallas publicitarias y expositores: Las máquinas láser pueden cortar y grabar intrincados patrones y palabras en acrílico, madera y otros materiales, produciendo exquisitas vallas publicitarias y paneles de exposición.

Trofeos y recuerdos: Los grabadores láser pueden grabar motivos personalizados, palabras o imágenes en trofeos y recuerdos para ofrecer servicios especiales a medida.

Carcasas y paneles electrónicos

Armarios para teléfonos y ordenadores: Las máquinas de corte y grabado por láser pueden realizar cortes precisos en materiales como metal y plástico, creando carcasas de teléfono y ordenador de formas complejas y tamaño exacto.

Panel electrónico: Las cortadoras láser pueden cortar diversos orificios y aberturas en paneles electrónicos, como ojales, orificios para luces indicadoras, etc., garantizando precisión y estética.

Componentes de automoción y aeroespaciales

Componentes del vehículo: Las máquinas de corte por láser pueden cortar con precisión y rapidez componentes de automóviles como paneles de carrocería y capós de motor, mejorando la productividad y la calidad del producto.

Componentes aeroespaciales: las máquinas de corte por láser son capaces de cortar con gran precisión materiales de aleación de alta resistencia utilizados en el sector aeroespacial, fabricando piezas fundamentales, como carcasas de aviones y componentes de motores.

Envases y expositores para puntos de venta

Caja de embalaje: Las máquinas láser producen cajas de embalaje de forma rápida y eficaz cortando previamente estructuras intrincadas de cajas de embalaje de cartón y papel ondulado.

Expositor de ventas: Las máquinas de corte por láser pueden cortar diversas formas de componentes de expositores en materiales como acrílico y madera, y luego los componentes se vuelven a ensamblar en un atractivo y práctico expositor de punto de venta.

VI.Conclusión

Para los principiantes, la comprensión de la tecnología de corte y grabado por láser requiere el dominio de conocimientos básicos y técnicas de operación. ADH Machine Tool lleva 40 años centrándose en máquinas de corte por láser de gama alta, con una amplia gama de productos.

Pero, ¿sabe cuál es su secreto? Resulta que Máquina Herramienta ADH no sólo se esfuerza por innovar tecnológicamente, sino que también controla estrictamente la calidad de sus productos.

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