| موضوع | توضیح کوتاه |
|---|---|
| تعریف | دستگاهی برای برش و حکاکی مواد با استفاده از پرتو متمرکز لیزر |
| مکانیزم کار | تمرکز پرتو نوری پرقدرت روی سطح ماده و ذوب یا تبخیر آن |
| کاربردها | صنایع فلز، چوب، شیشه، پارچه، تبلیغات، پزشکی و خودروسازی |
| مزایا | دقت بالا، سرعت، انعطاف‌پذیری در انواع متریال، حداقل ضایعات |
| محدودیت‌ها | هزینه اولیه متوسط، نیاز به نگهداری، حساسیت به ضخامت‌های زیاد |
اولین بار که افراد از نزدیک با دستگاه برش لیزری کار می‌کنند، چیزی که بیش از همه توجهشان را جلب می‌کند دقتی است که حتی روی پیچیده‌ترین طرح‌ها دارد. لیزر در واقع یک پرتو نوری بسیار متمرکز است که به‌کمک لنز روی نقطه‌ای از سطح ماده تابانده می‌شود. همان‌طور که Laser Institute of America توضیح می‌دهد: لیزرها انرژی نوری را به‌صورت حرارتی منتقل می‌کنند و این انرژی باعث ذوب، سوختن یا تبخیر ماده می‌شود.
مکانیزم کار دستگاه برش لیزری
دستگاه برش لیزر فایبر با برانگیختن اتم‌ها در محیط فعال، فوتون‌های نور ایجاد می‌کند که با گسیل تحریک شده تقویت می‌شوند، سپس نور تقویت شده (لیزر) از طریق آینه‌ها و عدسی‌ها متمرکز می‌شود تا برش دقیق و قوی روی ماده انجام شود.
در دستگاه برش لیزر، یک محیط فعال مثل گاز CO2 یا کریستال Nd:YAG وجود دارد که اتم‌ها یا مولکول‌های آن توسط یک منبع انرژی خارجی (مثل برق یا لامپ فلاش) برانگیخته می‌شوند. این انرژی باعث می‌شود الکترون‌های اتم‌ها به سطح انرژی بالاتر بروند و سپس به حالت اولیه برگردند. وقتی الکترون‌ها به حالت پایه بازمی‌گردند، یک فوتون نور تولید می‌کنند (گسیل خود به خود).این فوتون‌ها در داخل یک فضای به نام رزوناتور بین دو آینه قرار دارند؛ یکی از آینه‌ها کاملاً بازتابنده است تا فوتون‌ها داخل محیط بمانند و بازتاب شوند، و دیگری نیمه‌شفاف است که بخشی از نور را عبور می‌دهد و پرتو لیزر را به بیرون می‌فرستد.
فوتون‌هایی که در رزوناتور حرکت می‌کنند، وقتی با اتم‌های برانگیخته دیگر برخورد می‌کنند، باعث می‌شوند این اتم‌ها نیز فوتون‌هایی با همان طول موج و فاز (همدوس) تولید کنند؛ این فرآیند را گسیل تحریک شده می‌گویند که باعث تقویت نور و تولید پرتو لیزر می‌شود.در نهایت، پرتو لیزر تولید شده از آینه نیمه‌شفاف خارج می‌شود و وارد سر دستگاه برش لیزر می‌گردد. با کمک آینه‌ها و عدسی‌ها، نور لیزر متمرکز شده و به نقطه کوچکی هدایت می‌شود که انرژی زیاد آن باعث ذوب یا تبخیر ماده در آن نقطه می‌شود و به این ترتیب برش دقیق روی ماده انجام می‌شود.
مقایسه با روش های سنتی برش لیزری
اگر دستگاه برش لیزری با روش‌های مکانیکی مقایسه شود، تفاوت اصلی در دقت و انعطاف‌پذیری است. در برش مکانیکی همیشه محدودیت تیغه وجود دارد و امکان شکستن یا تغییر شکل ماده زیاد است. در حالی که طبق گزارشی از ScienceDirect، «لیزر قادر است خطوطی به عرض کمتر از ۰.۱ میلی‌متر ایجاد کند» همین موضوع باعث شد که در پروژه‌ای مربوط به طراحی قطعات ظریف فلزی، به جای پرس مکانیکی از برش لیزری استفاده شود و نتیجه بسیار تمیزتر و دقیق‌تر به دست آید.
به نظر من بزرگ‌ترین مزیت دستگاه برش لیزری در انعطاف کار روی مواد مختلف است؛ از فلزات سخت گرفته تا چرم و پارچه. اما نباید از محدودیت‌ها غافل شد. هزینه خرید دستگاه بالا است و نگهداری از لیزر و تنظیمات اپتیکی آن به تخصص نیاز دارد. به گفته‌ی ResearchGate: <<هزینه انرژی و تجهیزات لیزر در مقایسه با برش مکانیکی قابل توجه است، اما دقت و سرعت آن این هزینه را توجیه می‌کند>> در مقایسه با برش مکانیکی (که از ابزارهای فیزیکی و تجهیزات برقی استفاده می‌کند) و برش واترجت (که برش با آب پرفشار و مواد ساینده انجام می‌دهد)، برش لیزری از نور لیزر برای برش، حکاکی و علامت‌گذاری بهره می‌برد.
| معیار | برش لیزری | روش‌های سنتی |
|---|---|---|
| دقت | بسیار بالا (زیر ۰.۱ میلی‌متر) | محدود به تیغه و ابزار |
| سرعت | بالا به‌ویژه در طرح‌های پیچیده | کندتر در جزئیات |
| مواد قابل استفاده | فلز، چوب، شیشه، پارچه، پلاستیک | محدودیت بیشتر دارد |
| هزینه اولیه | زیاد | کمتر |
| نیاز به پرداخت نهایی | بسیار کم | معمولاً لازم است |
کاربرد های دستگاه برش لیزری
در صنعت خودرو، از لیزر برای برش ورق‌های فولادی و حتی جوشکاری دقیق استفاده می‌شود. در بخش پزشکی، دستگاه‌های لیزر برای برش‌های ظریف بافت و جراحی‌های کم‌تهاجمی به کار می‌روند. تجربه من در حوزه تبلیغات نشان داد که برش لیزری روی پلکسی و چوب نه‌تنها سرعت تولید تابلوها را بالا برد، بلکه کیفیت خروجی را هم به سطحی رساند که دیگر به عملیات پرداخت اضافی نیازی نبود.