Laserové technologie jsou v současnosti běžně používané ke zpracování různých druhů materiálů. V dnešní době jsou nejznámější laserové vyřezávačky 2D pro řezání plochých plechů, ale stále důležitějšími se stávají systémy 3D, umožňující zpracování složitých trojrozměrných detailů, které umožňují nejenom řezání, ale také jiné procesy např. svařování, navařování a kalení.
Laserové pracoviště 3D TruLaser Cell 7000 od firmy TRUMPF
Mezi novinky pro 3D technologie patří 5-ti osý TruLaser Cell 7000, který je výsledkem dvacetiletých zkušeností firmy TRUMPF – dodavatele obráběcích strojů 3D a robotizovaných laserových systémů se širokým rozsahem technologie zpracování a geometrie detailů. V porovnání s minulými zařízeními má pro uživatele mnoho velmi důležitých zlepšení. Především se jedná o univerzální zařízení, které umožňuje řezání a svařování různých typů materiálů se širokým rozsahem tlouštěk zpracovávaného materiálu v pracovním prostoru 4 000×2 000×750 mm. Tři lineární osy, otočná a sklopná osa optické hlavy a také variabilní přídavná rotační osa zajišťují vysokou dynamiku pohybu v celém pracovním rozsahu stroje. Díky použití laseru CO2 s výkonem do 15 kW nebo laseru YAG s výkonem do 8 kW se mnohonásobně zvětšily možnosti stroje. Především se získalo značné zvětšení tloušťky řezání nebo svařování a urychlení procesu.
Změna technologie zpracování je u stroje TruLaser Cell velmi jednoduchá. Stačí nasadit optickou hlavu, odpovídající vybrané technologii a připojit procesní a pomocné plyny, nutné pro svařování či řezání. V nabídce firmy TRUMPF jsou hlavy pro: řezání, svařování a kalení pro stroje TruLaser Cell 7000. V závislosti na použití můžeme vybrat hlavy s různými ohniskovými vzdálenostmi a různými velikostmi ohniska. K dispozici jsou také speciální hlavy pro svařování s dvouohniskovou optikou, které stabilizují proces v případě zhoršených tolerancí přípravy dílu. Stroj může být také vybaven automatickým podavačem drátu, přestože laserové svařování většinou nevyžaduje dodatečný materiál.
Zajímavým řešením je dynamická hlava s dodatečnou osou, zahrnující čočku a trysku, umožňující rychlý pohyb v ose hlavy. Díky malé hmotnosti je získáváno zrychlení do 3 g. To umožňuje zkrátit čas vyřezávání, zvláště pak tenkých plechů s několika body vypalování a složitých tvarů s malými poloměry. Dynamická hlava může také spolupracovat se systémem regulace vzdálenosti mezi tryskou a materiálem. Při nerovném povrchu materiálu může hlava velmi rychle kopírovat nerovnosti materiálu, což umožňuje mnohem větší rychlost zpracování.
Robotizovaný laserový systém TruLaser Robot
TruLaser Robot 5020 firmy TRUMPF je kompletním modulovým systémem, zajišťujícím velkou elasticitu v rozsahu geometrie předmětů a technologie zpracování. Základními částmi systému jsou šestiosý průmyslový robot a YAG-laser, spolu s optikou a optickým vedením. Aby byly plně využity vlastnosti laseru, má robot přesnost polohování vyšší než 0,1 mm a nosnost 30 kg. Umožňuje to získání dynamiky požadované z hlediska laseru a přesnosti dráhy. Na koncovém rameni robota je upevněná optická hlavice, ke které je přivedeno optické vedení a potřebná média. Pracovní prostor má rádius cca 2 000 mm a výšku více než 2 000 mm, což umožňuje zpracování dílů s velkými rozměry. Díky instalaci odpovídající optické hlavy na rameni robota můžeme provádět svařování, řezání nebo laserové navařování.
Svařování je nejčastěji prováděnou laserovou technologií a v mnoha případech díky velmi dobré kvalitě, větší rychlosti, redukci termických deformací a nižším nákladům je zajímavou alternativou oproti klasickému svařování. Kromě standardních hlav ke svařování nabízíme také hlavy s automatickým nastavením ohniska ovládané programem z robota, a také skenerové hlavy, které umožňují několikanásobné zrychlení pohybu díky nastavitelným zrcadlům, řídícím pozici paprsku v pracovním prostoru.
Vzhledem ke geometrické přesnosti robota je laserové řezání při použití robota méně používané. Odchylky pozice v řádu desetin milimetru mohou mít špatný vliv na kvalitu řezání. Řešením je použití řezací optiky se zabudovanou lineární osou a soustavou regulace stabilizující vzdálenost od povrchu dílu. Umožňuje to kompenzovat nepřesnosti robota a také výrobní tolerance dílů a získat dobrou kvalitu řezání.
Laserové navařování vyžaduje použití speciální hlavy s tryskami pro metalický prášek, který se taví s výchozím materiálem. Prášek se přidává pneumaticky z dávkovačů s nastavitelným množstvím. Firma TRUMPF nabízí paket k navařování jako opci ke svařovacímu robotu. Díky tomu lze za nízké náklady přizpůsobit zařízení technologii navařování a opravovat použité formy, nářadí nebo opotřebovávající se na výrobu drahé součásti a také vytvářet geometricky složité detaily.
Robot může spolupracovat s různými lasery, zvláště s nejnovějšími lasery TruDisk, které jsou vyráběny firmou TRUMPF v rozsahu výkonu do 16 000 W. Všechny lasery mohou být vybaveny maximálně šesti optickými výstupy pro stavbu optické sítě Trumpf Lasernetwork. Díky tomu lze k jednomu laseru připojit několik pracovních stanic a při nízkých nákladech zvýšit kapacitu systému.
Použití laserových systémů 3D
Spektrum použití laserových systémů 3D je velmi široké. V případě stroje TruLaser Cell 7000 dominuje vyřezávání lisovaných částí, například v automobilovém průmyslu a v branži bílé techniky. Roboty jsou používány především ke svařování v automobilovém průmyslu, např. při výrobě karosérií, sedadel, převodovek, hřídelí a výfuků. Vzhledem k vysoké kvalitě laserových svarů jsou takové systémy používány k výrobě vybavení domácnosti, např. dřezů, odkapávačů, varných desek a také různého druhu krytů z nerezu a hliníku. Díky použití laseru lze značně redukovat nebo eliminovat dodatečné zpracování, tzn. broušení, leštění a rovnání a několikanásobně urychlit proces svařování. Pokud při tom nepotřebujeme dodatečné materiály a nemáme opotřebovávající se části, náklady provedení svaru při použití laseru budou nižší ve srovnání s běžným svařováním. Zvláště v případě sériové výroby, dokonce u malých sérií, je to důležitý argument pro použití laserového svařování.
Abychom zjednodušili našim odběratelům zavedení laserového zpracování, provádíme v naší laboratoři testy zpracování dílů obdržených od zájemců. Umožňuje to zhodnotit možnosti a také technické a ekonomické výhody, vyplývající z použití laserové technologie.