Neodmyslitelnou součástí postupů, používaných v moderním průmyslu, se staly laserové technologie. Řada z nich je důvěrně známa a pro jejich využití se nabízejí sériově dodávaná zařízení; za všechny takové lze jmenovat produktivní popis rovinných či tvarově zakřivených ploch. I jiné slibují vysoký potenciál zvyšování produktivity či možnosti, které jsou jinými technologiemi realizovatelné jen těžko. Jejich efektivní zavedení však vyžaduje specifické znalosti či rozsáhlé zkoušky.
V současné době takovéto způsoby využívání laseru pro průmyslové aplikace zahrnují kombinace laseru a třískového obrábění na jednom stroji (struktury vytvářené na upnutém dílci pomocí laseru nebo jeho tepelné zpracování laserovým paprskem), vyřezávání tenkých fólií a plechů z korozivzdorných či těžkoobrobitelných materiálů, texturování strojních součástí z důvodu jejich funkce (např. dutiny vstřikovacích forem) nebo identifikace (vytváření QR kódů). Dále svařování korozivzdorných ocelí či Ti slitin nebo složitých tvarů termoplastů, a konečně mikroobrábění či gravírování.
Úspěšné nasazení těchto technologií si vyžaduje zobecnění výzkumně – vývojových poznatků (například znalost vlivu parametrů laserového paprsku na výsledek operace v konkrétním materiálu), jejich promítnutí do konkrétních průmyslových řešení, ověření systematickými a často nákladnými zkouškami. A také kvalitní zpětnou vazbu mezi uživatelem a vývojovým pracovištěm. Efektivní zavedení progresivních laserových technologií je těmito aktivitami přímo podmíněna.
APLIKOVANÝ VÝZKUM
Stranou zájmu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT) proto nezůstává ani problematika progresivních laserových technologií. V rámci specifického vysokoškolského výzkumu probíhají práce, související s ověřováním vlastností vybraných typů laserů a jejich vhodnosti pro konkrétní aplikace. Získané znalosti jsou následně využívány při aplikovaném výzkumu zhotovování cílených úprav povrchů, nanášení otěruvzdorných povlaků a svařování korozivzdorných, těžkoobrobitelných a obdobných materiálů.
Vybraní odborníci skupiny Technologie spolu s pracovníky jiných výzkumných organizací a specialisty koncových uživatelů z průmyslové sféry (např. z Výzkumného ústavu textilních strojů či Hofmeister, viz str. 8) spolupracují na řešení projektu Progresivní laserové technologie, který probíhá v letech 2014 až 2017 a je spolufinancován Technologickou agenturou ČR. Projekt si klade za cíl zvyšovat konkurenceschopnost koncových uživatelů high-tech laserových technologií především využíváním výsledků aplikovaného výzkumu. V souladu s požadavky uživatelů je pozornost věnována především mikroobrábění a plošnému či tvarovému obrábění těžkoobrobitelných materiálů a zpracování vybraných termoplastů.
VYBRANÉ PRÁCE REALIZOVANÉ V RCMT
Hlavní náplní práce RCMT pro konečné uživatele je návrh technologie pro nový provoz nebo odladění a optimalizace technologie stávající. Své místo zde má i poradenství či malosériová zakázková výroba a výroba prototypů s využitím řezání, sváření, navařování, popisování, gravírování a tepelného zpracování, prováděné laserovými technologiemi.
MIKROSTRUKTUROVÁNÍ POVRCHU A CÍLENÉ ÚPRAVY VLASTNOSTÍ POVRCHU DÍLCŮ 
V rámci výzkumu byly prověřovány možnosti laserového paprsku při povrchových úpravách kovových materiálů. K tomu účelu byla provedena řada experimentů s tepelným zpracováním pružinové Si-Cr oceli ČSN 14260, vysoce legované chromové oceli ČSN 19436 a hliníkové slitiny AlCu4Mg1. Mechanické vlastnosti materiálu před i po provedeném tepelném zpracování byly vyhodnocovány pomocí metalograf ických metod, statických zkoušek tahem i zkouškami únavových vlastností. Byla prokázána možnost žádoucího zlepšení protichůdných vlastností materiálu, např. tvrdost/houževnatost.
Se stejným cílem byly prováděny experimenty s lokálním navařováním povrchové vrstvy z prášku vysoce legovaných materiálů (ocel ČSN 12496) pomocí koaxiální navařovací hlavy vlastní konstrukce (obr. 1) a zkoumána optimální dosažitelná tvrdost povrchu a soudružnost návaru se substrátem. Součástí výzkumu byly i experimenty se zjišťováním tribologických vlastností povrchu, texturovaného pomocí laserového paprsku. Všechny tyto metody prokázaly možnost zvýšení užitných vlastností náročných tvářecích a lisovacích nástrojů včetně forem.
LASEROVÉ VRTÁNÍ MIKROOTVORŮ 
Cílem výzkumu bylo najít produktivní metodu zhotovení řady drobných otvorů v obtížně opracovatelných materiálech, určit vhodnou aplikaci s vysokým přínosem a jejich postupné dolaďování do stádia průmyslového využití. Pro výzkum se využil diodami buzený laser Nd:YAG zařízení LD50s firmy Medicom (max. výkon 50 W, frekvence max. 50 kHz, délka pulzu 120 ns, stopa v ohnisku 0,1 mm). Prvou zkoumanou aplikací bylo zhotovení rastru mikrootvorů (ø 0,1 × 0,2 mm) na čelech vyměnitelných břitových destiček ze slinutého karbidu. Tyto otvory (obr. 2) mohou zadržovat procesní kapalinu během obrábění, a tím zlepšit třecí a tepelné vlastnosti povrchu nástroje. V rámci výzkumu byl pozorován vliv parametrů paprsku na rychlost procesu, geometrii otvoru a jakost jeho nejbližšího okolí; doba na zhotovení uvedeného rastru činí zhruba 15 s. Výron materiálu, resp. tvorba otřepu nad rovinou čela VBD (obr. 3), daný zvolenou 
technologií, je pro účel použití naprosto nevyhovující a bylo nutno najít cestu k jeho odstranění, aby nedošlo k degradaci hotového otvoru. Výsledky tohoto výzkumu tak otevírají cesty k hledání dalších možností při opracování těžkoobrobitelných materiálů. Druhou aplikací bylo zhotovení řady 99 průběžných otvorů
ø 0,1 × 1,0 mm do těla trubičky z korozivzdorné oceli ČSN 17240. Odladěním parametrů paprsku bylo dosaženo nejen vyhovující produktivity, ale i optimálního poměru velikosti otvoru na vstupu i na výstupu s ohledem na funkci zhotovených otvorů. Protože se jedná o průběžné otvory, sloužící k odvětrávání, bylo nutno řešit i jejich spolehlivé čištění.
TECHNOLOGIE ZHOTOVOVÁNÍ VÝŘEZŮ V TENKÝCH PLOCHÝCH DÍLCÍCH 
V rámci aplikovaného výzkumu byla řešena technologie zhotovení matice přesných otvorů
3,3 +/–0,01 × 1,22 +/– 0,005 mm v těle tenkostěnného válcovitého dílce, zhotoveného z pyrolytického uhlíku s tloušťkou stěny 0,2 – 0,6 mm (obr. 4). Dosažení požadované produktivity zhotovení matice otvorů v rámci předepsané tolerance bylo vyřešeno nalezením optimálních parametrů laserového paprsku a počtu jeho přejezdů, nutných pro vyříznutí každého otvoru. Byla stanovena optimální dráha paprsku pro kompenzaci velikosti opalu, která spolu s parametry paprsku určuje dosahovanou geometrickou přesnost otvoru. Tyto parametry ovlivňují optimální dobu zhotovení jednoho výřezu, která činí zhruba 1,5 s a je výrazně ovlivněna měnící se tloušťkou vzorku, která si vyžaduje různý počet přejezdů. Potřebná čistota zhotovených otvorů, resp. dílce je zajištěna ultrazvukovou čističkou FinnSonic o 30 kHz.
SVAŘOVÁNÍ TERMOSETŮ
Tento vybraný úkol byl řešen na základě konkrétního požadavku subdodavatele pro automobilový průmysl, a proto bylo nutno zvolit technologii svařování pro sériovou výrobu, navrhnout vhodný typ laseru s ohledem na požadované vlastnosti svaru (obr. 5) a optimální umístění jednotlivých svarů včetně jejich velikosti. Z těchto důvodů musela vzájemná spolupráce začít již ve fázi návrhu celé komponenty. Nedílnou součástí prací byly i ověřovací testy, které s ohledem na kvalitu svaru a její opakovatelnost, jakož i na cenu pořizovaného zařízení, potvrdily coby optimální diodový laser a ověřily jak účelnost konstrukčních změn komponenty, tak navrženou technologii.
Svařování kovových materiálů, řešené v RCMT, zahrnuje výzkum svařování konstrukčních, a korozivzdorných ocelí, Al a Cu slitin a jejich kombinací v průmyslových aplikacích včetně optimalizace procesu z hlediska pevnosti spoje pro procesy v rozsahu do 1 kW. S pomocí výpočetního softwaru ANSYS 10 je možné i provedení numerické simulace vzniklých napěťových a teplotních polí.
Volba strategie obrábění laserovým paprskem není jednoduchá pro toho, kdo nedisponuje potřebnými znalostmi a zkušenostmi. Své zkušenosti i znalosti proto nabízejí kvalifikovaní a kompetentní odborníci RCMT, schopní uživatelům ušetřit provádění jinak nutných, ale časově i nákladově náročných experimentů.
Ing. Petr Borovan