I. Introdução
O desenvolvimento de máquinas de corte a laser é um progresso revolucionário no fabrico moderno. Do corte manual inicial ao corte mecânico e ao atual corte a laser de alta precisão, a evolução da tecnologia de corte não só aumentou a produtividade, como também alargou os limites do processamento de materiais.
Em todo o percurso, o advento das máquinas de corte a laser marcou o início de uma nova era no fabrico moderno. Em virtude dos seus princípios de trabalho únicos e desempenho proeminente, as máquinas de corte a laser alteraram significativamente a indústria de fabrico.
O laser, um feixe de luz extremamente fino e altamente concentrado, pode aquecer materiais a temperaturas extremamente elevadas em poucos segundos para obter um corte preciso, rápido e sem contacto.
Este método de corte é aplicável a vários materiais, incluindo metais, plásticos, vidro e madeira, sem as restrições das formas do material e da complexidade do processamento, o que alarga consideravelmente as possibilidades de conceção e fabrico.
Por conseguinte, a máquina de corte a laser é simultaneamente uma ferramenta importante para o fabrico moderno e uma tecnologia de corte fundamental que impulsiona a inovação e o desenvolvimento industrial consistente.
No conteúdo que se segue, apresentarei a história do desenvolvimento da máquina de corte a laser de acordo com a cronologia, na qual serão discutidos os seus princípios de funcionamento, os sectores aplicados e as tendências futuras, de modo a fornecer uma introdução completa à forma como a máquina mágica altera o fabrico.
II. As origens da tecnologia laser
Conceitos iniciais e fundamentos teóricos
A teoria da emissão estimulada por Albert Einstein em 1917：
Remontando à década de 1910, a base teórica da tecnologia de corte a laser provém da teoria da emissão estimulada proposta por Albert Einstein no seu artigo de 1917 Sobre a Teoria Quântica da Radiação. A emissão estimulada é o processo físico básico da geração de laser.
Na emissão estimulada, um átomo que já se encontra num estado excitado absorve um fotão com energia igual à sua energia de transição, é estimulado e liberta dois fotões com energia, frequência, fase e direção de polarização idênticas, o que estabeleceu uma base sólida e científica para a tecnologia de corte a laser.
O primeiro laser operacional por Theodore Maiman em 1960：
O médico americano Theodore Harold Ted Maiman inovou o primeiro laser de rubi do mundo nos Hughes Research Laboratories, nos Estados Unidos, em 1960.
Este é o primeiro laser de rubi que utiliza rubi sintético como meio de ganho. As realizações de Maiman provaram a possibilidade da aplicação real da teoria de Einstein, que conduziu a tecnologia laser a uma nova era.
Desenvolvimento das primeiras máquinas de corte a laser
As primeiras experiências com corte a laser no início dos anos 1960：
O desenvolvimento de máquina de corte a laser começou no início de 1960, quando os cientistas procuravam ativamente a possibilidade de utilizar o laser para cortar com precisão. Nessa altura, as experiências centravam-se principalmente na forma de utilizar a densidade de alta potência para cortar materiais, especialmente metais e não metais.
O trabalho de Kumar Patel no Bell Labs e o primeiro cortador a laser de CO2：
O trabalho de Kumar Patel nos Bell Labs cumpriu o seu papel na promoção das máquinas de corte a laser. Inventados por Patel em 1963, os primeiros lasers de CO2, que apresentavam uma elevada eficiência e precisão no corte e soldadura de metais, surgiram como um dos lasers mais aceites na indústria.
A invenção dos lasers de CO2 marcou a aplicação prática da tecnologia de corte a laser, que estabeleceu uma base sólida para o desenvolvimento tecnológico subsequente e para a expansão das aplicações.
As primeiras experiências de corte a laser não só apresentaram o grande potencial do laser no processamento de materiais, como também abriram caminho para aplicações em muitos sectores, como os cuidados médicos, a comunicação e a indústria transformadora.
Com o desenvolvimento da tecnologia de corte a laser, os cortadores a laser tornaram-se uma das máquinas-ferramentas mais indispensáveis no fabrico moderno.
III.Evolução inicial da tecnologia de corte a laser
Melhorias tecnológicas na década de 1970
Introdução de máquinas de corte a laser comerciais：
Na década de 1970, a tecnologia de corte a laser passou por melhorias impressionantes, impulsionando a tecnologia de corte a laser da investigação laboratorial para aplicações industriais práticas.
O aparecimento de máquinas de corte a laser comerciais proporcionou um novo método de processos de fabrico altamente precisos e eficientes. Os primeiros cortadores a laser utilizavam principalmente lasers de CO2 que podem lidar com vários materiais, incluindo metais, plástico e madeira.
Principais desenvolvimentos e o seu impacto na indústria transformadora：
A introdução de máquinas de corte a laser permite que o fabrico atinja um corte de padrões complexos, melhorando a qualidade do produto e a flexibilidade da produção e minimizando o desperdício de material e de tempo de processamento.
O desenvolvimento de máquinas de corte a laser, especialmente no processo de precisão e protótipo rápido, acelerou significativamente a modernização do fabrico, promoveu a produtividade e a qualidade dos produtos e proporcionou oportunidades para a exploração de novos materiais e produtos.
Avanços nas décadas de 1980 e 1990
A mudança de CO2 para tipos de laser mais avançados, como lasers de fibra：
Impulsionada pela tecnologia, a tecnologia de corte a laser cresceu rapidamente nas décadas de 1980 e 1990. Nessa altura, as máquinas de corte a laser estavam a mudar dos tradicionais lasers de CO2 para tipos de laser mais avançados, por exemplo, lasers de fibra. A máquina de corte a laser de fibra emergiu como a nova favorita no campo em virtude da alta eficiência, baixos custos de manutenção e feixes de laser premium.
A introdução da máquina de corte a laser de fibra melhorou a eficiência do processo de materiais reflectores, como o cobre e o alumínio, e a velocidade e qualidade do corte de placas espessas.
Inovações notáveis e suas aplicações em diferentes indústrias：
As décadas de 1980 e 1990 testemunharam um progresso impressionante para além dos avanços da tecnologia de corte a laser. Nessa altura, assistiu-se também à melhoria da máquina em termos de precisão e velocidade de corte e de automatização do funcionamento.
Estas inovações expandiram a utilização da tecnologia de corte a laser em vários sectores, incluindo o aeroespacial, o fabrico automóvel, a eletrónica e o fabrico de equipamento médico. Creio que está a perguntar-se como é que a tecnologia foi utilizada nestas indústrias. Devido à extensão limitada do artigo, gostaria de o apresentar brevemente e fornecer uma introdução pormenorizada no capítulo quatro.
Tomando como exemplos a indústria automóvel e o fabrico de produtos electrónicos, as máquinas de corte a laser fornecem um método rápido mas preciso para fabricar peças de carroçaria de veículos e obter um design personalizado. No sector do fabrico de produtos electrónicos, a tecnologia de corte foi utilizada para processar placas de circuitos e componentes minúsculos com precisão.
De um modo geral, a tecnologia de corte a laser impulsionou significativamente a modernização do fabrico, melhorou a qualidade e a produtividade dos produtos e proporcionou oportunidades para futuras inovações e revoluções na indústria.
IV.Cortadores laser modernos e suas capacidades
Inovações no corte a laser
Com o desenvolvimento da tecnologia, a inteligência artificial e a automação estão cada vez mais integradas no corte a laser. Por exemplo, a IA pode ser utilizada para otimizar os parâmetros de corte e melhorar a eficiência e a precisão do corte. O que se pode ter a certeza é que o avanço das máquinas de corte a laser será apresentado em vários sectores nos próximos anos.
A integração da IA e da automação：
A integração da inteligência artificial e da automação trouxe uma transformação disruptiva à indústria do corte a laser. Sabe porquê e como é que eles realizam esta transformação gigantesca? Gostaria de discutir as minhas opiniões superficiais.
A IA pode otimizar os percursos de corte com a ajuda de algoritmos, reduzindo o desperdício de material e melhorando a eficiência e a precisão do corte. No que diz respeito à automatização, é óbvio que a tecnologia de automatização permite uma maior eficiência dos procedimentos de corte a laser e minimiza o funcionamento manual.
É ainda mais impressionante para as linhas de produção contínua porque o corte a laser para automóveis pode funcionar sem vigilância humana, o que aumenta significativamente a produtividade.
Tendências futuras e potenciais desenvolvimentos：
No futuro, a tecnologia de corte a laser será mais exacta, suficiente e flexível. À medida que a tecnologia laser se desenvolve, num futuro próximo, serão lançadas máquinas de corte a laser mais pequenas e mais eficientes, de modo a adaptarem-se a mais sectores.
Além disso, o desenvolvimento da ciência dos materiais permite que as máquinas de corte a laser lidem com uma gama mais vasta de materiais, incluindo materiais altamente reflectores e extremamente duros, pelo que as suas aplicações são alargadas.
A ascensão da tecnologia de laser de fibra
O avanço das máquinas de corte a laser de fibra é fruto de uma tecnologia avançada de corte a laser e de uma procura industrial cada vez maior. Graças aos seus pontos fortes de elevada precisão e eficiência, estas máquinas mágicas são amplamente utilizadas nos sectores aeroespacial, automóvel e eletrónico. Vamos apreciar um vídeo sobre a máquina.
Introdução e desenvolvimento da tecnologia laser de fibra:
As máquinas de corte a laser de fibra, como um tipo de máquina de processamento a laser, dependem principalmente do laser para realizar o trabalho. Podem processar materiais com elevada dureza e pontos de fusão, o que é difícil para a tecnologia de corte tradicional.
A tecnologia de corte a laser desenvolveu-se rapidamente nos países ocidentais a partir do momento em que o laser foi inventado no século XIX. No entanto, como uma máquina líder na indústria, os cortadores a laser foram amplamente investigados e actualizados de modo a iniciar uma nova era para a produção.
Em breve, em 2014, a AmadaHD AmadaHD desenvolveu a tecnologia "ENSIS", que permite o processamento contínuo de materiais finos a espessos sem parar a máquina, aumentando ainda mais a flexibilidade e a eficiência das máquinas de corte a laser de fibra.
O aumento da escala do mercado global máquinas de corte a laser de fibraO valor do mercado das máquinas de corte a laser, que atingiu 186,66 mil milhões de dólares em 2022, fala por si. Estima-se que o valor atingirá 289,568 mil milhões de dólares em 2031, com uma taxa de crescimento anual composta de 5,0% durante o período de previsão, o que demonstra a prosperidade do mercado das máquinas de corte a laser e um futuro promissor para a tecnologia de corte a laser.
Vantagens da tecnologia laser de fibra em relação aos sistemas mais antigos:
As máquinas de corte a laser de fibra, como parte integrante do atual mercado de corte a laser, têm vantagens sobre os métodos de corte tradicionais.
Em primeiro lugar, a eficiência de conversão electro-ótica de um corte a laser de fibra excede 30%, o que é muito superior à de uma máquina de corte a laser tradicional, que ronda os 10%. Isto significa que, com o mesmo consumo de energia, as máquinas de corte a laser de fibra permitem uma maior potência de saída.
Em segundo lugar, as máquinas de corte a laser de fibra são preferidas pelas empresas e pelos fabricantes devido aos seus baixos custos de manutenção, ao facto de não necessitarem de ajustamentos regulares do percurso ótico ou de substituições de lentes, de terem uma vida útil mais longa e uma maior estabilidade.
Por último, mas não menos importante, com feixes laser de maior qualidade, os cortadores a laser de fibra permitem um processamento e um corte mais precisos, o que é um requisito fundamental para processos de elevada precisão.
Expansão para vários sectores
Adoção do corte a laser em várias indústrias:
Atualmente, as máquinas de corte a laser são amplamente utilizadas na indústria aeroespacial, automóvel e eletrónica. Vamos descobrir como estas máquinas mágicas mudam o fabrico.
Na indústria aeroespacial, as máquinas de corte a laser de fibra são utilizadas para fabricar motores complexos e componentes estruturais leves e cortar metais e componentes de materiais compósitos, como asas, fuselagem e suportes internos. Durante todo o percurso, estes materiais são frequentemente ligas de alta resistência ou de formas complicadas.
Na indústria automóvel, as máquinas de corte a laser são frequentemente utilizadas para cortar peças da carroçaria, chassis, sistema de escape e outros componentes-chave com precisão, como forma de reduzir o peso do veículo e melhorar a eficiência do combustível.
Na indústria eletrónica, as máquinas de corte a laser permitem um corte minúsculo mas preciso e são amplamente utilizadas na produção de placas de circuitos e componentes microelectrónicos, tais como smartphones e microssensores.
Exemplos de aplicações modernas e materiais tratados:
A moderna tecnologia de corte a laser pode lidar com vários materiais, incluindo metais, plásticos, cerâmicas e materiais compósitos. Por exemplo, na indústria automóvel, a tecnologia de corte a laser é capaz de fabricar componentes de aço e ligas de alumínio de alta resistência; na indústria aeroespacial, plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) e outros componentes de materiais compósitos avançados e na indústria eletrónica, processamento de precisão de bolachas de silício e outros materiais semicondutores.
Com base no que referi acima, podemos concluir com segurança que as máquinas de corte a laser modernas estão a crescer de forma próspera, acelerada pelo aumento das máquinas de corte a laser de fibra, pela inovação da tecnologia de corte e pelas vastas aplicações em vários sectores.
O futuro do fabrico será liderado pela fibra máquinas de corte a laser. Com o desenvolvimento da tecnologia neste domínio, as máquinas de corte a laser serão capazes de fornecer planos de processamento mais eficientes e precisos.
V. Perspectivas futuras da tecnologia de corte por laser
Integração da IA no corte a laser
Recentemente, a inteligência artificial (IA) tornou-se um tema muito debatido em muitos sectores e, naturalmente, a indústria transformadora não é exceção. A integração entre as máquinas de corte a laser e a IA trouxe uma revolução disruptiva neste domínio. Por exemplo, ao automatizar processos, a IA pode aumentar a precisão e otimizar as operações de corte.
Equipados com um algoritmo de IA que analisa dados em tempo real, podemos prever e controlar a qualidade dos feixes laser para obter um corte eficiente e de alta qualidade. Além disso, com a IA, os operadores podem efetuar o controlo adaptativo e a otimização inteligente do equipamento de corte a laser para melhorar a produtividade e a estabilidade e reduzir os custos.
Automatização no corte a laser
A automatização integrada com a IA vai ser uma nova tendência neste domínio. Atualmente, integradas numa linha de produção automóvel, as máquinas de corte a laser alcançaram com sucesso a operação de fábrica de corte não tripulado que melhora a produtividade e poupa custos, proporcionando maiores vantagens competitivas.
Potenciais novos materiais e indústrias que poderão beneficiar
A tecnologia de corte a laser oferece mais possibilidades para o processamento de novos materiais e a emergência da indústria. Com a I&D de novos lasers, a precisão e a exatidão do corte são melhoradas, o que significa que podem ser processados mais materiais de elevado desempenho, tais como materiais compósitos e materiais supercondutores.
Além disso, a crescente sensibilização para a produção ambiental faz com que a tecnologia de corte a laser seja mais aplicada no fabrico ecológico. São muitos os sectores que beneficiam desta tecnologia, como a impressão 3D, os novos veículos energéticos e os produtos biofarmacêuticos.
Tomando como exemplo a indústria dos veículos de energia nova, os cortadores a laser podem efetuar o corte preciso de componentes de baterias. Na indústria biofarmacêutica, são utilizados para fabricar equipamentos médicos e implantes de precisão.
Em suma, a integração da IA e da automação permitirá que os cortadores a laser sejam mais inteligentes e eficientes, enquanto novos materiais e indústrias alargarão as suas aplicações. No futuro, a tecnologia de corte a laser vai desempenhar um papel ainda mais vital na melhoria da produtividade, na redução dos custos e na promoção da inovação industrial.
VI. Conclusão
Neste artigo, apresento a história do desenvolvimento das máquinas de corte a laser e a tecnologia de corte a laser de acordo com a cronologia, para que possa conhecer a história do desenvolvimento destas máquinas mágicas. As máquinas são valiosas para investimentos e espero que o meu artigo o ajude.
Se estiver interessado nas tendências futuras das máquinas de corte a laser, é bem-vindo a contacte-nos para ter uma discussão acesa. Também pode ver o nosso página do produto para saber mais ou obter um orçamento.
