Explicación de los usos de las máquinas de corte por láser

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Fecha de publicación: 11 de abril de 2024

I. Introducción

Las máquinas de corte por láser pueden aplicarse a casi todos los sectores de fabricación industrial, como la fabricación de vehículos, la aviación y la industria aeroespacial, la electrónica y los electrodomésticos, la fabricación de utensilios de cocina, los equipos de fitness, la publicidad y el procesamiento de metales.

Puede manipular diversos materiales metálicos y no metálicos gracias a su gran adaptabilidad.

Con aristas en muchos aspectos, las máquinas de corte por láser se están convirtiendo en una parte integral de la industria, sirviendo como equipos avanzados que muchos competidores están compitiendo por adoptar.

A medida que se desarrolle la tecnología, el futuro de la aplicación de las máquinas será cada vez más amplio. Desempeña un papel esencial en la promoción de la transformación y la modernización de la industria manufacturera. Merece la pena explorar los diversos usos de las máquinas de corte por láser.

II. Comprensión de las máquinas de corte por láser

Explicación de los principios básicos

Una cortadora láser es un tipo de máquina que corta diversos materiales utilizando la energía térmica de los rayos láser. En primer lugar, los rayos láser generados por una cortadora láser se enfocan como un punto de luz en la superficie de la pieza de trabajo mediante un sistema óptico.

Entonces, debido a la alta densidad de potencia, las zonas irradiadas por un rayo láser se calentarán tan rápidamente que se evaporarán o fundirán.

El rayo láser en movimiento constante asistido por gases auxiliares une los puntos luminosos en una estrecha rendija para lograr el corte.

Generalmente, máquinas de corte por láser incorporan máquinas de corte por láser de CO2, máquinas de corte por láser YAG y máquinas de corte por láser de fibra. Veamos juntos un vídeo para ver cómo funciona.

Componentes de una máquina de corte por láser

Una máquina de corte por láser consta de un láser, un sistema óptico, un cabezal de corte, un banco de trabajo, un sistema CNC, equipos auxiliares y un sistema informático.

Láser:

Como componente principal, los láseres pueden generar haces láser con una alta densidad de potencia. Suelen incluir cortadoras láser de gas CO2 y cortadoras láser de fibra.

Sistema óptico:

Como componente clave de una máquina de corte por láser, el sistema óptico influye directamente en la precisión del procesamiento y la calidad del corte. Por tanto, su rendimiento es importante.

Sus principales funciones son remodelar, colimar y enfocar los haces láser de origen generados por láseres de modo que se forme un punto luminoso con alta densidad de potencia en la superficie de la pieza de trabajo para lograr un procesamiento preciso.

Contiene 5 componentes principales: reflector, lente de enfoque, colimador, lentes protectoras, conformador del haz y mecanismo de ajuste de la trayectoria óptica.

El reflector:

Puede cambiar la dirección de transferencia del rayo láser, dirigiéndolo hacia el cabezal de corte.

Lentes de enfoque:

Las lentes de enfoque se colocan en el cabezal de corte y se utilizan para enfocar un haz láser paralelo en pequeños puntos luminosos. Las distancias focales de las lentes afectan al tamaño del punto y, por tanto, a la precisión del corte.

Colimador:

Un colimador ajusta la colimación de un haz láser, reduciendo el ángulo de divergencia del haz para que sea lo más parecido posible a una luz paralela.

Los colimadores suelen utilizar lentes cóncavas junto con lentes de enfoque para reducir eficazmente el tamaño del punto de luz enfocado.

Lentes de protección:

Situadas en la parte inferior del cabezal de corte, las lentes protectoras evitan que la contaminación, como las salpicaduras y el polvo generados durante el corte, contaminen las lentes de enfoque.

Conformador de haces:

Las máquinas de alta precisión deben remodelarse antes de enfocar para que la intensidad luminosa se distribuya de forma más uniforme.

Mecanismo de ajuste de la trayectoria óptica: se utiliza para lograr un ajuste y calibración precisos de la trayectoria óptica para garantizar la estabilidad de la posición de enfoque del haz láser.

Cabezal de corte:

cabezal de corte

Un cabezal de corte consta principalmente de una boquilla, una lente de enfoque y un sistema de seguimiento. Enfoca el rayo láser sobre su superficie e introduce gases auxiliares.

Sistema CNC:

Puede controlar los parámetros del proceso, como la trayectoria del movimiento, la velocidad y la potencia del láser.

Banco de trabajo:

Funciona como una cama para fijar la pieza de trabajo y tiene ejes X, Y y Z para componer la estructura móvil.

Equipo auxiliar:

Como enfriadores, compresores de aire y sistemas de escape. Proporcionan funciones auxiliares como refrigeración, suministro de gas y evacuación de humos para el procesamiento de corte.

Materiales compatibles con el corte por láser

Los materiales compatibles con el corte por láser pueden dividirse en dos tipos: metales y no metales.

Entre los metales están el acero inoxidable, el acero al carbono, el aluminio, el titanio, el cobre y el oro. El acero inoxidable es uno de los metales más utilizados para el corte por láser, que produce cortes de alta calidad.

Entre los materiales no metálicos se incluyen el acrílico, la madera, el cuero, el vidrio, el papel y el cartón, y las cortinas. El acrílico es uno de los materiales no metálicos más comunes para el corte y se utiliza ampliamente en la industria de la publicidad y la decoración.

Además, las máquinas de corte por láser permiten cortar madera con gran precisión para fabricar artesanías y maquetas.

Sin embargo, algunos materiales también son incompatibles con el corte por láser porque emiten gases venenosos que dañan el equipo.

Por ejemplo, el PVC, un tipo de plástico que contiene halógenos, generará gases venenosos durante su procesamiento.

El policarbonato, la fibra de vidrio, la fibra de carbono y los materiales de espejo también son incompatibles con el corte por láser. Su proceso de corte podría dañar la máquina.

III. Aplicaciones industriales de las máquinas de corte por láser

Industria del automóvil

Corte y grabado de piezas de vehículos

Las cortadoras láser permiten cortar y grabar con precisión y alta calidad piezas de automóviles, incluidas piezas interiores y paneles exteriores de la carrocería. Las máquinas de corte por láser tienen muchas ventajas sobre los métodos de manipulación tradicionales.

Es capaz de realizar cortes de alta precisión con bordes lisos y sin rebabas, lo que reduce los procesos posteriores.

Los láseres están diseñados para procesar grandes lotes a alta velocidad y con gran productividad. La capacidad de procesar diversos materiales ha demostrado su versatilidad. El corte sin contacto evita la deformación del material y mantiene estables los tamaños de las piezas.

Ayudar en la soldadura y el tratamiento térmico de piezas de automoción

Además del corte directo de piezas de automóvil, puede ayudar en la soldadura y el tratamiento térmico.

En primer lugar, la máquina puede preparar el corte antes de la soldadura, lo que mejora la eficacia y la calidad de la soldadura. En segundo lugar, corta placas de acero de alta resistencia durante el proceso de termoformado para completar el conformado de piezas con modos.

En tercer lugar, un cortador láser puede realizar un tratamiento térmico local en la superficie de las piezas para mejorar su resistencia al desgaste y a la corrosión.

Ejemplos

Numerosos productores de automóviles famosos adoptan máquinas de corte por láser durante la producción. Le daré los siguientes ejemplos:.

General Motors: utiliza una máquina de corte por láser para procesar las piezas de la carrocería y las partes interiores

Toyota: Las cortadoras láser se utilizan ampliamente en las líneas de producción para mejorar la productividad y la calidad de los productos.

Tesla: la caja de la batería y los componentes de la carrocería de los vehículos electrónicos se fabrican con cortadoras láser.

Como equipo de procesamiento indispensable en la fabricación de automóviles, las máquinas de corte por láser se adoptan en una esfera más amplia y profunda, apoyando la ligereza, la personalización y la inteligencia de los coches.

Industria aeroespacial

Corte de precisión de materiales ligeros

Gracias a su perfecta relación resistencia-peso, los materiales ligeros como el aluminio y el titanio se utilizan mucho en la industria aeroespacial.

Con una calidad de alta precisión y eficiencia, las máquinas de corte por láser se convierten en una sabia elección para el procesamiento.

Además, permite una precisión de corte a micronivel, pequeñas zonas afectadas por el calor y una deformación térmica mínima de los materiales, de modo que la precisión y la calidad de los componentes están garantizadas.

Sin embargo, el corte de estos materiales sigue siendo un reto. Por ejemplo, el titanio reacciona al oxígeno a altas temperaturas para generar una capa de óxido quebradiza, por lo que se necesitan gases inertes para evitar la oxidación.

Fabricación de piezas y componentes aeronáuticos complejos

Las máquinas de corte por láser aprovechan sus ventajas en la fabricación de componentes complejos para aviones.

Por un lado, el corte por láser permite un procesamiento directo basado en modelos CAD sin necesidad de utilizar complicados modos, lo que acorta considerablemente el ciclo desde el diseño del producto hasta su producción.

Por otro lado, su flexibilidad permite procesar todo tipo de componentes complicados, incluidos los álabes de turbina de los motores de aviación.

Sin embargo, en lo que respecta a algunos materiales especiales y estructuras complicadas, las cortadoras láser siguen siendo débiles en términos de precisión y eficacia. Por eso, la innovación tecnológica y la actualización artesanal son soluciones inteligentes.

Ejemplos:

Boeing: se utilizan para procesar piezas de gran tamaño, como la piel y las alas de los aviones.

AirbusLa tecnología de corte por láser se utiliza ampliamente en la fabricación de nuevos aviones, como el A350, para mejorar la eficacia de la producción y la calidad del producto.

Lockheed MartinLa empresa: utiliza la máquina para fabricar componentes con estructuras intrincadas de los cazas F-35, como la piel del avión y los bastidores de los tabiques.

En general, las máquinas de corte por láser han cumplido su función en la industria aeroespacial con sus perfectas prestaciones en precisión y eficacia.

Sin embargo, siguen existiendo retos. En el futuro, con el desarrollo y la actualización de la tecnología relacionada, la importancia de las cortadoras láser crecerá.

Industria electrónica

Corte y procesamiento de componentes de precisión

La industria electrónica exige una gran precisión y calidad de los componentes. Por lo tanto, las cortadoras láser son una opción deseada para el procesamiento de componentes gracias a sus características de alta precisión y eficiencia.

Las cortadoras láser permiten realizar cortes de precisión a micronivel, en pequeñas zonas afectadas por el calor, minimizando la deformación del material y garantizando la precisión y calidad de los componentes.

Estas cualidades son vitales para fabricar piezas electrónicas precisas, como placas de circuitos integrados y microsensores.

Creación rápida de prototipos de placas de circuitos

Durante la I+D de productos electrónicos, la creación rápida de prototipos es el elemento central que acelera el lanzamiento del producto. El láser procesa directamente las piezas de trabajo a partir de archivos diseñados en CAD sin utilizar modos complejos, lo que reduce de forma impresionante el periodo que va del diseño a la producción.

Además, su flexibilidad dota a la máquina de la capacidad de gestionar la actualización del diseño de la placa de circuito, lo que contribuye en gran medida a la rápida actualización y desarrollo de productos electrónicos.

En definitiva, las máquinas de corte por láser aplicadas a la industria electrónica no sólo mejoran la precisión y la eficacia del procesamiento de componentes, sino que también aceleran la creación rápida de prototipos, lo que fomenta el desarrollo de productos e impulsa la automatización y la inteligencia de la línea de producción.

A medida que la tecnología láser se desarrolle y su artesanía mejore, la máquina se utilizará en la industria de forma más profunda y amplia.

Corte de carcasas de electrónica de consumo Las máquinas de corte por láser también se utilizan en el procesamiento de carcasas de productos electrónicos de consumo, como teléfonos móviles y tabletas, especialmente el corte de carcasas metálicas. Posee varias ventajas que me gustaría explicarles a continuación:

El corte por láser permite realizar cortes intrincados en una superficie curva, lo que resulta idóneo para el procesamiento de conchas de formas especiales. Puede deducir procesos posteriores gracias a su perfecto rendimiento de corte sin rebabas.

Además, el corte por láser puede cortar directamente diversos orificios funcionales en la carcasa, como orificios para antenas, ojales, etc.

Sin embargo, las carcasas de los productos electrónicos de consumo suelen estar fabricadas con materiales difíciles de mecanizar, como aleaciones de aluminio, que plantean grandes exigencias a los cortadores láser.

En general, las máquinas de corte por láser cumplen su función en la industria electrónica, incluida la fabricación de placas de circuito impreso, el procesamiento de componentes y la producción de carcasas de electrónica de consumo.

Lo que merece nuestra atención es que los diferentes materiales a procesar en diversas industrias plantean diferentes requisitos y desafíos, por lo que la tecnología de corte por láser, que influye en la calidad de la máquina, debe mejorarse de acuerdo con la demanda del mercado.

Industria médica

Corte de precisión de dispositivos médicos e implantes

Las máquinas de corte por láser también desempeñan un papel en la industria médica gracias a su calidad de alta precisión y baja afección térmica. Sus aristas están presentes en muchos aspectos.

Al permitir una precisión de corte a micronivel, cumple los requisitos de alta precisión de los dispositivos e implantes médicos. Por ejemplo, stents cardíacos e implantes ortopédicos.

Con sus pequeñas zonas afectadas por el calor durante el corte, la biocompatibilidad del material no se ve afectada, lo que garantiza la seguridad del implante.

Las máquinas de corte por láser pueden procesar múltiples materiales médicos, como acero inoxidable, aleaciones de titanio, biocerámicas, etc.

Sin embargo, los productos sanitarios y los implantes plantean requisitos extremadamente exigentes en cuanto a calidad y consistencia del corte. Por tanto, los parámetros de la máquina deben controlarse estrictamente para controlar la calidad del producto.

Fabricación de instrumentos y herramientas quirúrgicos

Las cortadoras láser también se utilizan mucho para fabricar instrumentos y herramientas quirúrgicas, como escalpelos, tijeras y alicates.

Puede recortar formas y estructuras complicadas en instrumentos quirúrgicos, mejorando su rendimiento funcional.

Gracias a su gran precisión de corte, las cortadoras láser garantizan la exactitud dimensional y de ajuste de los instrumentos quirúrgicos. Además, son capaces de producir instrumentos quirúrgicos en serie.

Sin embargo, los instrumentos quirúrgicos son estrictos en cuanto a la calidad del corte de los bordes, por lo que es necesario mejorar las técnicas de corte para realizar el pulido posterior y otros tratamientos.

Ejemplos

Medtronic: Utilización de la tecnología de corte por láser para fabricar implantes como marcapasos y stents vasculares.

Johnson & Johnson: Utiliza el láser para fabricar instrumentos quirúrgicos e implantes ortopédicos.

Boston Scientific: Las cortadoras láser se utilizan para fabricar válvulas cardíacas, catéteres de angiografía y otros tratamientos.

Las empresas mencionadas han demostrado que las máquinas de corte por láser desempeñan un papel esencial en la mejora de la calidad de los instrumentos médicos y la tecnología en el ámbito sanitario.

Con el desarrollo de la tecnología de corte por láser y la creciente demanda de atención médica, las cortadoras láser contribuyen en gran medida a garantizar la calidad de los instrumentos médicos y a acelerar el desarrollo de la industria médica.

IV. Futuro de las máquinas de corte por láser

máquina de corte por láser

Avances tecnológicos

Las ventajas de los láseres UV de estado sólido van apareciendo poco a poco.

Los láseres ultravioleta, con su alta eficiencia, alta calidad del haz láser, larga vida útil y bajo coste de mantenimiento, probablemente desplazarán al láser excimer convencional y se aplicarán ampliamente en las industrias OLED y de microprocesamiento.

Las máquinas de gama alta, como las cortadoras láser de gran potencia y las máquinas de conformado directo por láser, se aplican ampliamente.

Con los avances de la tecnología nacional de corte por láser, aumentará el grado de localización de las máquinas de procesamiento por láser de gama alta.

Fomento de la automatización y la inteligencia.

La tecnología de corte por láser integrada con robots, reconocimiento visual e inteligencia artificial mejorará la automatización, la inteligencia y la productividad.

Surge una nueva tecnología de corte por láser.

La aplicación de nuevos cortadores láser, como los láseres de femtosegundo y los láseres de semiconductores, amplía su ámbito de aplicación y procesamiento.

Tendencias del mercado y previsiones de crecimiento

Mercado más amplio

Se estima que, en 2023, la escala total del mercado de la industria china de máquinas de corte por láser fue de alrededor de 85 mil millones de yuanes.

En consonancia con el desarrollo de la tecnología, las máquinas de corte por láser seguirán sustituyendo a las máquinas de procesamiento tradicionales, lo que dará lugar a un mayor índice de penetración.

Se amplían las áreas de aplicación en sentido descendente.

Ante la creciente demanda del mercado, los equipos de corte por láser se utilizarán cada vez más en vehículos de nueva energía, el sector aeroespacial, la fabricación de equipos de gama alta y otros campos.

Las máquinas de media y baja potencia tienen un gran potencial.

Los avances tecnológicos y el abaratamiento de los costes aumentan la demanda de máquinas de potencia media y baja utilizadas en el ámbito doméstico y en medianas y pequeñas empresas, especialmente en países desarrollados como Estados Unidos y Europa.

Ha aumentado la competitividad de las marcas nacionales en el mercado.

Los componentes principales de las cortadoras láser nacionales se mejoran, por lo que se espera que las máquinas nacionales amplíen su cuota de mercado mundial con una ventaja en la rentabilidad.

En general, la tecnología de corte por láser evoluciona rápidamente. Ya sea por los avances tecnológicos o por la demanda del mercado, las máquinas prometen un futuro próspero.

V. Conclusión

El artículo ha presentado la máquina de corte por láser en su definición, principios de funcionamiento, aplicaciones industriales y tendencias futuras, lo que podría ayudarle a adquirir una comprensión más profunda de las máquinas de corte por láser.

Las máquinas de corte por láser ADH poseen alta precisión y eficiencia, que sirven como una ayuda impresionante en la fabricación.

Nuestras máquinas permiten un procesamiento de alta precisión, y nuestra empresa es un exportador competitivo en todo el mundo. Usted puede consulte nuestras páginas de productos para obtener más información.

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