Laserové technologie už i pro menší podnikatele

Ano, laserové technologie, především pak svařování nebo řezání, si už svou cestu do výrobních procesů více méně našly. Týká se to však převážně celých laserových systémů, s přesným řízením procesu, které představují většinou nákladnou investiční položku. Ne všude je tak drahá technika ale potřebná. V poslední době vzniklo několik způsobů, které nabízejí při ručním vedení laserové hlavice šanci využít těchto laserových metod různým menším podnikům nebo jednotlivým podnikatelům. Zaměří se na ně i připravovaný 58. mezinárodní veletrh řemesel I.H.M., který se bude konat v březnu na novém výstavišti v Mnichově. Tím, že jde o veletrh hojně navštěvovaný i z naší republiky, upozorňujeme případné zájemce o vystavování nebo budoucí zájemce o služby, které k tomuto veletrhu poskytuje naše brněnská s.r.o. Expo-Consult+Service (www.expocs.cz). Využití ručních laserů, tedy spíše laserových zdrojů s ručně vedenou laserovou hlavicí (známé jsou i způsoby s pevnou laserovou hlavicí a ručním vedením obrobku), se nabízí jak při potřebě opracování různých řemeslných výrobků obvyklých rozměrů, tak i při zpracovávání nadměrných dílů, které není možné vtěsnat jinak do pracovního prostoru laserového systému. Prakticky je možné tímto způsobem realizovat stejné technologie, které jsou známé od postupů užívaných u dnes už klasických laserových systémů - svařování, řezání, povrchové vytvrzování či odstraňování povrchových vrstev při metodách čištění. Rychlý vývoj laserové techniky vede k tomu, že k původním návrhům při stavbě ručních laserů, kdy se uvažovalo jen o využití pevnolátkových Nd:YAG laserů s možností přenosu výkonu od jeho zdroje až na místo užití optickým vláknem, prosazují se dnes v tomto směru za dostatečného výkonu a při stejné možnosti dálkového přenosu energie paprsku i daleko menší výkonové lasery diodové. Co je společné pro všechny tyto laserové technologie, to je bezpodmínečné dodržování bezpečnostních předpisů, stejně tak jako je tomu u laserových systémů užívaných u stacionárních pracovišť. Výrobci technologických ručních laserů se většinou u svých typů zaměřují na konkrétní oblast použití laseru. Nejdále je v tomto úsilí pravděpodobně německá firma Mobil Laser Tec GmbH, která vychází z vývoje Laserového centra Hannover (LZH). To je tvůrcem hned tří variant pevnolátkových mobilních laserů a systémů. Víceosý systém je určen k získání rovných nebo mírně zakřivených svarů, svarů tvaru Z nebo i uzavřených kruhových svarů, svarů švových i bodových, stykových, přeplátovaných, až po svary pravoúhlé a koutové. Pracovní hlavice je plně uzavřeného odstíněného provedení a jako zdroj používá Nd:YAG laser o dostačujícím výkonu 2 kW. Při delších svarech je možné částečně celý svařovací proces mechanizovat a doplnit svařovací hlavu pohonnou jednotkou. Částečně mechanizovaný jednoosý systém s integrovaným upínáním umožňuje svařování plechů až do celkové tloušťky 4 mm, a to i při hlubším provaření. Upínání je na principu tří kladek a pro dodržení konstantní rychlosti svařování je možné systém doplnit i posuvovým zařízením. Třetí variantu tvoří 3D volně vedená hlavice, která dovoluje volné prostorové opracování ve třech dimenzích. Na ní je podle účelu použití možné napojit celou řadu přídavných zařízení, včetně mechanizovaného přívodu přídavného materiálu. Všem těmto variantám, při jejichž užití nejsou nutné žádné náklady na programování procesu, jsou společné: dobrá ovladatelnost, možnost užití integrovaných posuvových mechanismů a dodržení konstantní energie na jednotku dráhy, napojitelnost na všechny laserové zdroje s výstupem optickým vláknem. Dále jednoduchá obsluha, kompaktní, modulární stavba přístrojů a jejich jen malá rozměrová velikost a nízká hmotnost. Od předchozích typů odlišnou variantou, vyvinutou opět v LZH, je pak řezací hlavice pro tavné řezání. Je vybavena integrovanou motorickou jednotkou posuvu k zajištění konstantních podmínek řezu a dosažení jeho rovnoměrné jakosti, mechanismem k nastavení fokusace a vzdálenosti trysky od povrchu řezaného materiálu a přívodem procesního plynu. Ten při tavném řezání plní úkol vypuzení roztaveného kovu ze spáry, proto většinou jeho přívod je řešen koaxiálně s laserovým svazkem. U daného typu ručního přístroje je přívod plynu řešen mezi kladkami pohonu, což dopomáhá i osové stabilitě při řezu. Zajímavé na veletrhu I.H.M. bude sledovat, jak se pro ruční lasery uplatní nová laserová hlavice, společná pro svařování a řezání, kterou původně pro robotizované systémy vyvinul Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT. Technologií, vítanou také u velkých firem, je využití ručně vedených laserových hlavic k navařování forem a úpravu tvářecích nástrojů. Tady je charakteristickým výrobcem a dodavatelem technologie firma Trumpf, u které je užití ruční laserové hlavice spojené s Nd:YAG lasery a systémy Profi Weld a Power Weld, při výkonech od 30 do 200 W. Vysoká jakost výstupního paprsku laseru tady dovoluje úpravu až filigránských dílů. Jako rámcového zdroje záření je zde možné použít Nd:YAG laserů také o vyšších výkonech, do 6 kW, a výkon rozdělit pomocí vláknové optiky na více pracovišť. Jak jsme ale už uvedli, svařování nebo řezání nejsou jedinými technologiemi, kde lze využít ručních laserů. V poslední době je populární nasadit je i k čištění nebo odstraňování povrchových vrstev, kdy k požadovanému efektu dochází odpařením vrstvy energií laserového paprsku. Tak je tomu při povrchových úpravách ve strojírenství, při čištění, odmašťování nebo dokonce i restaurování historických stavebních památek nebo obrazových děl. Tuto restaurační technologii začal používat drážďanský Fraunhofer Institut IWS s několika typy pulzních Nd:YAG laserů o výkonu kolem 10 W a posléze i pulzními diodovými lasery od firmy Jenoptik Laserdiode. Typovou řadu mobilních Nd:YAG laserů, vhodných pro restaurační práce, nabízí i francouzský Quantel, ale pokud jde o miniaturizaci v této oblasti Nd:YAG laserů, pak asi čelní místo patří 40W laseru Speedy 2000 od berlínské firmy Spektrum Laser Entwicklungs-und Vertriebs GmbH. S délkou pulzu pod 10 ns a energií v pulzu do 2 J je při svém výkonu vhodný i pro náročnější podmínky odstraňování znečištěných vrstev ve strojírenství. V budoucnosti ale zřejmě převáží u technologií pro ruční lasery jako zdroj diodový laser, vynikající malými rozměry a dnes už i dobrou jakostí paprsku. Už nyní se na jejich vývoj a praktickou aplikaci v pulzním i plynulém režimu zaměřuje spolupráce firmy SAM Sächsischen Anlagen- und Maschinenbau GmbH s Laserinstitutem Mittelsachsen. U současně nabízeného provedení je laserová hlavice napojena vláknovou optikou na diodový 1kW výstup a pro různý druh prací je vybavena i výměnnou optikou s rozdílnou ohniskovou vzdáleností. Dosažitelná intenzita ozáření povrchu při fokusaci na ??900 ?m se pohybuje od 2104 do 2105 W/cm2, což je hodnota plně postačující pro svařování plechů způsobem vedení tepla. Hmotnost hlavice podle jejího vybavení je mezi 2 až 3 kg. U hlavice tohoto typu se počítá s možností napojení prostřednictvím optického vlákna i na pevnolátkové Nd:YAG lasery do výkonu přibližně 2 kW. Kromě 3D svařování, a to jak přeplátovaného, tak i stykového nebo koutového, může být tento ruční laser využit i pro technologii transformačního zpevňování, tj. vytvrzování povrchu dílu za ponechání původní struktury a houževnatosti jádra.