Técnicas de corte e gravação em máquina a laser

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Data de publicação: 9 de maio de 2024

I. Introdução

A tecnologia de corte e gravação a laser, uma das tecnologias mais importantes na indústria transformadora, utiliza feixes de laser de alta densidade para evaporar ou fundir materiais através de tratamento térmico, de modo a obter um corte ou gravação de elevada precisão.

Em comparação com os métodos tradicionais de corte mecânico e de gravação química, o processamento a laser tem muitas vantagens, tais como elevada precisão e velocidade, ampla aplicação, pequena zona afetada pelo calor, elevada flexibilidade e processamento sem contacto.

Graças às suas virtudes, as máquinas de corte e gravação a laser são aplicadas em todo o mundo. As estatísticas mostram que a escala de mercado global das máquinas de corte a laser atingiu 4,5 bilhões de dólares em 2021, com um crescimento médio anual estimado de 8% em 2028.

Do ponto de vista das aplicações a jusante, indústrias como a indústria automóvel, a eletrónica de consumo, os ecrãs publicitários, o vestuário e os têxteis e os dispositivos médicos estão a adotar equipamento de processamento a laser em grandes quantidades para melhorar a eficiência da produção e a qualidade dos produtos.

Na China, a indústria de corte a laser alcançou grandes avanços. Estima-se que, até 2025, a dimensão do mercado das máquinas de corte a laser da China excederá os 20 mil milhões de yuan. É previsível que a tecnologia de processamento a laser venha a desempenhar um papel cada vez mais importante na promoção do desenvolvimento de alta qualidade da indústria transformadora.

Por conseguinte, o artigo apresenta os princípios de funcionamento das máquinas de corte e gravação a laser, os seus tipos, vantagens e aplicações, com o objetivo de constituir uma referência para colegas do sector e potenciais clientes.

II.Como é que uma máquina a laser corta e grava?

Corte ou gravação a laser é um tipo de método de processamento que utiliza a ação térmica dos lasers para terminar a remoção de material. Os seus princípios de funcionamento são semelhantes, mas diferem nos métodos e efeitos de processamento. Apresentá-lo-ei de seguida; antes disso, vamos ver um pequeno vídeo.

Princípios de funcionamento do corte a laser

O corte a laser utiliza feixes de laser de alta densidade de potência na superfície da peça de trabalho para aquecer, derreter e evaporar o material, a fim de cortar a peça de trabalho. Os processos são os seguintes:

Primeiro passo: os lasers geram feixes de laser de alta densidade de potência e são focados na superfície da peça de trabalho através de sistemas ópticos.

Segundo passo: os feixes de laser focados formam uma zona de calor elevado na superfície da peça de trabalho e derretem e evaporam o material.

Terceiro passo: o sistema de controlo CNC controla a cabeça de corte para que esta se desloque ao longo dos percursos concebidos e termine o processo de corte.

Os principais parâmetros das máquinas de corte a laser incluem a potência do laser, o diâmetro do ponto, a velocidade de corte, a pressão do gás auxiliar, etc. Ao otimizar estes parâmetros, é possível obter um corte de alta qualidade, como fendas estreitas, menos rebarbas e menos camada de refusão.

Princípios de funcionamento da gravação a laser

máquina de corte a laser

A gravação a laser utiliza feixes de laser de densidade de potência relativamente baixa para remover seletivamente a superfície da peça de trabalho e gravar os padrões ou palavras pretendidos. Em comparação com o corte a laser, a gravação a laser geralmente não corta o material completamente.

Caso contrário, controla os parâmetros do laser e as trajectórias de varrimento para obter uma gravação localizada da superfície. Os processos são os seguintes:

Primeira etapa: converter os padrões ou o texto a gravar em formatos digitais vectoriais ou de mapa de bits.

Segundo passo: os feixes de laser removem o material seletivamente durante a varredura, formando um efeito de entalhe irregular.

Terceira etapa: ajustando parâmetros como a potência do laser, a velocidade de varrimento e o espaçamento entre linhas, controlamos a profundidade e a precisão da gravação.

A gravação a laser pode produzir vários padrões, textos e logótipos precisos e requintados na superfície de muitos tipos de materiais. O efeito e a qualidade da gravação dependem principalmente dos parâmetros do laser, das características do material e dos desenhos dos padrões.

Os trabalhos manuais têm de ser melhorados para diferentes materiais e aplicações para obter o melhor efeito.

Diferenças entre corte e gravação a laser

Embora tanto o corte como a gravação a laser utilizem o efeito térmico dos lasers para remover os materiais, diferem nos métodos de processamento e nos efeitos de corte. As principais diferenças são as seguintes:

Finalidades do processamento: O corte a laser visa cortar os materiais, enquanto a gravação a laser visa gravar os materiais de forma selectiva.

Parâmetros do laser: O corte a laser utiliza feixes laser de elevada densidade de potência, enquanto a gravação utiliza feixes laser de densidade de potência relativamente baixa.

Graus de processamento: o corte a laser penetra no material, enquanto a gravação normalmente apenas remove uma camada de material da superfície.

Equipamento de assistência: o corte a laser requer gás auxiliar de alta pressão para soprar o material fundido, enquanto a gravação normalmente não necessita de gás auxiliar.

Precisão de processamento: a precisão da gravação a laser é normalmente superior à do corte a laser, atingindo o nível micro.

Embora diferentes entre si, são utilizados em combinação em aplicações pragmáticas, a fim de satisfazer os requisitos de processos cada vez mais complexos.

Por exemplo, ao produzir placas de identificação em metal, podemos utilizar o corte a laser para cortar a forma e, em seguida, utilizar a gravação a laser para gravar as palavras e os padrões das placas de identificação.

Em suma, tanto o corte como a gravação a laser utilizam o efeito térmico do laser para remover materiais e terminar processos. Ambos têm características únicas e podem ser optimizados e seleccionados com base em exigências especiais de processamento e qualidades de material.

Por conseguinte, um conhecimento profundo dos princípios de funcionamento do corte e gravação a laser ajuda-nos a tirar partido do papel fundamental do processamento a laser e a melhorar a eficiência dos produtos e a qualidade da produção.

III.Principais tipos de máquinas laser e suas aplicações

Atualmente, de acordo com a diferença de laser, existem dois tipos de máquinas laser convencionais, incluindo máquinas laser de CO2 e máquinas laser de fibra. Ambos têm as suas características e funções nos sectores aplicados.

Lasers de CO2 para não metais (madeira, acrílico, têxteis, papel)

As máquinas laser de CO2 emitem um comprimento de onda de 10,6 micrómetros, que os não-metais podem absorver bem, pelo que as máquinas laser de CO2 têm um melhor desempenho no processamento de não-metais. As máquinas laser de CO2 são principalmente utilizadas para cortar e gravar madeira, acrílico, têxteis e papel.

Madeira: Os lasers de CO2 podem cortar madeira com precisão para mobiliário, decorações ou outros produtos de madeira. Ao mesmo tempo, são capazes de efetuar gravações precisas, tais como padrões e palavras.

Acrílico: Na indústria da publicidade e da decoração, as máquinas a laser CO2 podem cortar com precisão placas de acrílico para fazer sinais, expositores e caixas de luz.

Têxteis: As máquinas a laser CO2 podem ser utilizadas para cortar e gravar têxteis para fabricar roupas, cortinas e outras decorações.

Papel: No design de embalagens e no fabrico de cartões de felicitações e outros produtos de papel, as máquinas laser de CO2 podem efetuar cortes e gravações precisos, oferecendo soluções de design personalizadas.

Lasers de fibra para metais

máquina de corte a laser

As máquinas a laser de fibra emitem lasers de 10,6 micro-ondas que podem ser bem absorvidos pelos metais, pelo que são escolhas acertadas para o processamento de metais. Os lasers de fibra podem cortar todos os tipos de materiais, como aço inoxidável, aço carbono, alumínio e cobre.

Aço inoxidável e aço-carbono: As máquinas a laser de fibra podem cortar estes materiais com rapidez e precisão, pelo que são amplamente aplicadas nas indústrias automóvel, aeroespacial e da construção.

Alumínio e cobre: Embora a refletividade e a condutividade térmica destes materiais sejam relativamente elevadas, as máquinas laser de fibra avançadas pela tecnologia podem cortar os materiais com precisão e são amplamente utilizadas na eletrónica e na indústria eléctrica.

Considerações sobre a potência do laser e a área de trabalho

Ao escolher máquinas laser, a potência do laser e as dimensões das áreas de trabalho são os dois principais factores que devem ser considerados. A potência do laser afecta a velocidade e a espessura do corte ou da gravação, enquanto as dimensões da área de trabalho determinam as dimensões dos materiais a processar.

Potência laser: As máquinas laser de alta potência são adequadas para cortar materiais relativamente mais espessos ou aplicações que exijam um processamento a alta velocidade. As máquinas laser de baixa potência são adequadas para materiais finos e processamento preciso.

Área de trabalho: As máquinas laser de grande formato são adequadas para materiais de grandes dimensões ou para a produção em massa, enquanto as máquinas laser de pequeno formato são adequadas para peças pequenas ou para a produção de amostras.

Adequação do tipo de laser aos requisitos do material e da aplicação

Além disso, a seleção das máquinas laser deve também basear-se no tipo de material e nos requisitos específicos da aplicação.

Por exemplo, para materiais não metálicos que precisam de ser cortados ou gravados, devem ser escolhidas máquinas laser de CO2; para o processamento de materiais metálicos, devem ser escolhidas máquinas laser de fibra. Para além disso, a potência do laser e as áreas de trabalho devem também satisfazer as necessidades de produção específicas.

Com base na introdução acima, é óbvio que cada tipo de máquina laser possui sectores de aplicação e margens únicos. Por conseguinte, a seleção correcta das máquinas laser pode aumentar significativamente a produtividade e a qualidade do processamento.

IV.Vantagens do corte e gravação a laser

Devido ao excelente desempenho e às amplas perspectivas de aplicação, a tecnologia de corte e gravação a laser está a ocupar uma posição cada vez mais crucial no fabrico moderno. Em comparação com os métodos tradicionais de processamento mecânico, o processo laser tem vantagens em muitos aspectos, tornando-se uma escolha ideal para os processos de materiais metálicos e não metálicos.

máquina de corte a laser

Alta precisão e detalhes intrincados

Uma das vantagens mais proeminentes do corte e gravação a laser é a precisão extremamente elevada e o excelente desempenho em termos de pormenor. Os feixes de laser podem ser focados a menos de 0,1 mm, o que, combinado com sistemas de controlo CNC precisos, pode atingir uma tolerância de maquinação de ±0,05 mm, a fim de satisfazer os requisitos de produção de componentes precisos.

Ao mesmo tempo, a cabeça de corte pode cortar e gravar padrões complexos, palavras e texturas de forma flexível, proporcionando uma gama extraordinária de design.

Desperdício mínimo de material e arestas limpas

Devido aos cortes estreitos do corte a laser, normalmente entre 0,1 e 0,5 mm, os desperdícios de material são minimizados. Em comparação com o corte mecânico tradicional, o corte e gravação a laser pode poupar uma grande quantidade de matérias-primas, melhorando as taxas de utilização de materiais.

Além disso, o corte e a gravação a laser produzem cortes de alta qualidade e superfícies de corte lisas que não necessitam de processamento secundário, poupando procedimentos subsequentes de polimento e limpeza.

Velocidades de processamento rápidas e automatização

O corte e gravação a laser com elevada eficiência, especialmente no corte de material de cartão fino, pode cortar mais de 100 metros por minuto. Controlados por sistemas de controlo CNC, os procedimentos de processamento a laser podem ser operados automaticamente, o que melhora consideravelmente a consistência da produtividade e a qualidade da produção.

Por exemplo, a carga, a descarga, a alimentação e o processamento das máquinas de corte a laser podem ser automatizados, reduzindo a intervenção manual e os custos de mão de obra.

Vasta gama de materiais compatíveis

A tecnologia de corte e gravação a laser é compatível com uma vasta gama de materiais, incluindo quase todos os tipos de materiais metálicos e não metálicos. Os materiais comuns que podem ser cortados incluem metais, como aço carbono, cobre inoxidável, liga de alumínio, cobre e titânio, e não-metais, como madeira, acrílico, têxteis, couros, vidro e cerâmica.

Além disso, os lasers também podem lidar com alguns materiais difíceis de maquinar, como materiais compósitos e ligas duras.

Entrada de desenho digital e repetibilidade

O corte e a gravação a laser adoptam normalmente um sistema de controlo CNC que pode ler diretamente ficheiros vectoriais de desenhos CAD. Os processos totalmente digitais podem modificar os desenhos e otimizar os parâmetros. Uma vez determinados os parâmetros de processamento adequados, as máquinas laser processam repetidamente e de forma constante, de modo a garantir a consistência da produção em massa, o que é importante na produção industrial.

Prototipagem e personalização de baixo custo

O processamento a laser é adequado para pequenos lotes de produção e fabrico de amostras. Sem necessidade de criar modelos dispendiosos, o corte e a gravação a laser podem concluir a validação e a iteração do design do produto de forma rápida e económica.

Ao mesmo tempo, a gravação a laser pode adicionar vários padrões, palavras e números personalizados à superfície da peça de trabalho, o que permite às pequenas e médias empresas e aos clientes inovar a baixos custos.

Amigo do ambiente (sem produtos químicos ou ferramentas)

Em comparação com os métodos tradicionais de corte e gravação, o processamento a laser é mais amigo do ambiente. Os processos a laser são isentos de solventes químicos ou tintas, sem descarga de resíduos, satisfazendo os requisitos de uma produção limpa.

Entretanto, o processamento sem contacto elimina o desgaste e a substituição de ferramentas e a poluição sonora e vibratória, melhorando significativamente o ambiente da oficina.

De um modo geral, a tecnologia de corte e gravação a laser, com vantagens em termos de precisão, eficiência, baixos custos e proteção ambiental, floresce em cada vez mais sectores de produção.

Da produção industrial à conceção personalizada e da produção de amostras à produção em massa, o processamento a laser oferece mais possibilidades e flexibilidade para a conceção e fabrico de produtos. O desenvolvimento e a maturação da tecnologia laser levarão o corte e a gravação a laser a mais sectores.

V. Aplicações e exemplos

A seguir, gostaria de enumerar alguns sectores de aplicação pragmática e exemplos para si:

Sinalética e produtos promocionais

Outdoors e painéis publicitários: As máquinas laser podem cortar e gravar padrões e palavras complexas em acrílico, madeira e outros materiais, produzindo painéis publicitários e painéis de exposição requintados.

Troféus e lembranças: Os gravadores a laser podem gravar padrões personalizados, palavras ou imagens em troféus e lembranças para fornecer serviços personalizados especiais.

Caixas e painéis electrónicos

Caixas para telefones e computadores: As máquinas de corte e gravação a laser podem efetuar cortes precisos em materiais como o metal e o plástico, criando caixas para telemóveis e computadores com formas complexas e de tamanho exato.

Painel eletrónico: Os cortadores a laser podem cortar vários orifícios e aberturas em painéis electrónicos, como casas de botões, orifícios para luzes indicadoras, etc., garantindo precisão e estética.

Componentes para o sector automóvel e aeroespacial

Componentes do veículo: As máquinas de corte a laser podem cortar com precisão e rapidez componentes de automóveis, como painéis de carroçaria e capôs de motor, melhorando a produtividade e a qualidade do produto.

Componentes aeroespaciais: as máquinas de corte a laser são capazes de efetuar cortes de elevada precisão em materiais de ligas de alta resistência utilizados no sector aeroespacial, fabricando peças essenciais, tais como cascos de aviões e componentes de motores.

Embalagens e expositores de ponto de venda

Caixa de embalagem: As máquinas laser produzem caixas de embalagem de forma rápida e eficiente, cortando previamente estruturas complexas de caixas de embalagem em cartão e papel ondulado.

Expositor de vendas: As máquinas de corte a laser podem cortar várias formas de componentes de expositores em materiais como o acrílico e a madeira e, em seguida, os componentes são montados num expositor de ponto de venda atraente e prático.

VI.Conclusão

Para os principiantes, a compreensão da tecnologia de corte e gravação a laser requer o domínio dos conhecimentos básicos e das técnicas de funcionamento. A ADH Machine Tool tem-se concentrado em máquinas de corte a laser topo de gama há 40 anos, com uma vasta gama de produtos.

Mas sabes qual é o segredo deles? Acontece que ADH Máquina-ferramenta Não é de admirar que a empresa tenha sido constantemente elogiada pelos seus clientes, pois não só se dedica à inovação tecnológica, como também mantém um controlo extremamente rigoroso da qualidade dos produtos.

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