×
লেজার মার্কারগুলি কত দ্রুত কাজ করে এবং তাদের শক্তির প্রয়োজনীয়তা এর মধ্যে সংযোগটি কোনো ক্রমেই সরল নয়। 2023 সালের লেজার সিস্টেমস শিল্প থেকে প্রাপ্ত সদ্য প্রতিবেদন অনুযায়ী যখন এই মেশিনগুলি প্রথম চালু হয় তখন এগুলি প্রায় 2.5 kW শক্তি টেনে আনে। কিন্তু একবার মেশিন চালু হয়ে গেলে এবং মেশিনটি প্রতি সেকেন্ডে প্রায় 800 মিলিমিটার গতিতে চলতে থাকলে সাধারণত এটি মাত্র 1.2 kW ব্যবহার করে যা আসলে পুরানো এনগ্রেভিং পদ্ধতির তুলনায় প্রায় এক চতুর্থাংশ কম। যদি অপারেটরদের গভীর এনগ্রেভিংয়ের জন্য গতি কমিয়ে 300 mm/s-এ আনতে হয় তবে শক্তি খরচ প্রায় 40% বেড়ে যায়। এর কারণ হল লেজারটি ম্যাটেরিয়ালের উপরে দীর্ঘ সময় সক্রিয় থাকে। সৌভাগ্যবশত, নতুন যন্ত্রগুলি কিছু অ্যাডাপটিভ পাওয়ার স্কেলিং প্রযুক্তি দিয়ে সজ্জিত হয়ে থাকে। মূলত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা প্রোগ্রাম করা হওয়া যেকোনো গতি অনুযায়ী লেজারে পাঠানো শক্তির পরিমাণ সামঞ্জস্য করে দেয়, উৎপাদন চলাকালীন পরিস্থিতি পরিবর্তিত হলেও মোট শক্তি ব্যবহারকে দক্ষতার সঙ্গে রাখতে সাহায্য করে।
সামপ্রতিক ফাইবার লেজার সিস্টেমগুলি মেশিনের দৃষ্টি সিস্টেমের মাধ্যমে যা দেখে তার ভিত্তিতে তাদের গতি স্বয়ংক্রিয়ভাবে সামঞ্জস্য করে। এর অর্থ হল যে যখন কিছু মার্ক না করে ঘুরে বেড়ানো হয় তখন শক্তি নষ্ট হয় না, যা 2024 সালের সাম্প্রতিক অধ্যয়ন অনুযায়ী নিষ্ক্রিয় সময়কালে শক্তি ব্যবহার 25% কমিয়ে দেয়। এছাড়াও 10,000 হার্জে সুপার ফাস্ট পালসে মার্কিং এবং অপেক্ষা করার সময় মাত্র 200 হার্জে অনেক ধীর পালসের মধ্যে পিছনে এগিয়ে যাওয়ার জন্য বার্স্ট মোড নামে একটি চতুর বৈশিষ্ট্য রয়েছে। সিস্টেমটি প্রস্তুত থাকে কিন্তু আর অপ্রয়োজনীয় সময়ে বিদ্যুৎ খরচ করে না, যা শক্তি খরচ কমিয়ে কেবলমাত্র 300 ওয়াটে নামিয়ে আনে।
একটি টিয়ার-1 অটোমোটিভ সরবরাহকারী ভালভ স্প্রিং মার্কিংয়ের জন্য CO₂ লেজার সেটিংস অপটিমাইজ করেছে, ISO/TS 16949 মানের মানদণ্ড বজায় রেখে উল্লেখযোগ্য শক্তি সাশ্রয় অর্জন করেছে:
| প্যারামিটার | মূল | অপটিমাইজড |
|---|---|---|
| গতি | 650 mm/s | 900 mm/s |
| পালস ফ্রিকোয়েন্সি | 20 kHz | 15 kHz |
| ডিউটি সাইকেল | 85% | 72% |
এই সংশোধনের ফলে বার্ষিক শক্তি খরচ 58 MWh থেকে কমে 34.8 MWh হয়। 15-মাসের ROI অ্যাডাপটিভ ফ্রিকোয়েন্সি মডুলেটর দিয়ে 6টি পুরানো সিস্টেম আপগ্রেড করার পক্ষে যুক্তি দিয়েছে।
UV লেজার ব্যবহার করে মেডিকেল ডিভাইস প্রস্তুতকারকরা পরিবর্তনশীল গতির প্রোফাইল প্রয়োগ করে প্রতি ইউনিট শক্তি খরচের 18% কম অর্জন করে:
বিপরীতে, ইলেকট্রনিক্স খাত দ্রুততা পূর্বনির্ধারিত সেটিংস এবং তাপীয় লোড সেন্সরগুলি সংমিশ্রণ করে 31% উচ্চতর শক্তি দক্ষতা প্রতিবেদন করে। এটি PCB মার্কিং চলাকালীন ওভারহিটিং প্রতিরোধ করে এবং প্রতি ঘন্টায় 1,200 বোর্ডের আউটপুট বজায় রাখে (2023 অর্ধপরিবাহী উত্পাদন প্রতিবেদন)।
লেজার মার্কিং প্রযুক্তি গুলি শক্তি দক্ষতায় উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক। CO2 লেজার সবচেয়ে কম দক্ষ, 7–15 kW খরচ করে এবং শুধুমাত্র 10–20% ইনপুট শক্তি ব্যবহারযোগ্য আউটপুটে রূপান্তরিত হয় (Heatsign 2023)। ফাইবার লেজার অন্যগুলোকে ছাড়িয়ে 2–4 kW-এ 40–50% রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করে। UV লেজার, যদিও সঠিকতার জন্য অপরিহার্য, মেডিকেল ডিভাইস মার্কিংয়ের মতো ক্ষুদ্র অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ফাইবার সিস্টেমগুলির তুলনায় 15–30% বেশি শক্তি প্রয়োজন।
| মেট্রিক | CO2 লেজার | ফাইবার লেজার | UV লেজার |
|-----------------------|-----------------|-----------------|------------------|
| গড় পাওয়ার ড্র | 7-15 kW | 2-4 kW | 3-5 kW |
| শক্তি রূপান্তর | 10-20% | 40-50% | 25-35% |
| শীতলকরণের প্রয়োজন | সক্রিয় (উচ্চ) | নিষ্ক্রিয় | সক্রিয় (মাধ্যমিক) |
তিনটি প্রধান সুবিধার কারণে ফাইবার লেজার দক্ষতায় অগ্রণী:
ফাইবার লেজার দক্ষতা অধ্যয়ন অনুযায়ী, অবিচ্ছিন্ন উত্পাদনে CO2 লেজারের তুলনায় এই সিস্টেমগুলি 40% কম পরিচালন খরচ দেয়। তাদের সরাসরি ডায়োড পাম্পিং গ্যাস পুনর্বহালের প্রয়োজনীয়তা দূর করে, ব্যাচ ওয়ার্কফ্লোতে 60-70% নিষ্ক্রিয় শক্তি অপচয় কমিয়ে দেয়।
তাপ-সংবেদনশীল পলিমার এবং অর্ধপরিবাহীগুলিতে চিহ্নিতকরণের সময় UV লেজার (355 nm) ফাইবার লেজারের তুলনায় 18-22% বেশি শক্তি খরচ করে। এটি ফ্রিকোয়েন্সি-ট্রিপ্লিং প্রক্রিয়াগুলি এবং অপটিক্যাল উপাদানগুলির জন্য সক্রিয় শীতলকরণের প্রয়োজনীয়তার কারণে শক্তি-ঘন হয়ে থাকে। যদিও মাইক্রোইলেকট্রনিক্সে (15 µm এর কম বৈশিষ্ট্য) এদের গুরুত্ব রয়েছে, শিল্প মান পরীক্ষায় (2024 লেজার ম্যাটেরিয়ালস প্রসেসিং রিপোর্ট) UV সিস্টেমগুলি গড়ে 35% কম শক্তি দক্ষতা দেখায়।
মার্কিং গতি বাড়ানোর ফলে প্রায়শই 15–35% শক্তি খরচ বেড়ে যায় (ম্যাটেরিয়াল প্রসেসিং জার্নাল 2023)। CO₂ লেজারের ক্ষেত্রে, 80% গতিতে চালানোর ফলে দৈনিক উৎপাদন ক্ষমতা 12% কমে যায় কিন্তু অবিচ্ছিন্ন প্রক্রিয়ায় 22 kWh শক্তি খরচ কমে যায়। প্রযুক্তি অনুযায়ী শক্তি ও গতির সম্পর্কের পার্থক্য দেখা যায়:
| লেজার টাইপ | গতি বৃদ্ধি | শক্তি প্রভাব |
|---|---|---|
| ফাইবার | +25% | +18% |
| CO₂ | +20% | +30% |
| UV | +15% | +24% |
আধুনিক কন্ট্রোলারগুলি বাস্তব সময়ে পুষ্টি প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে ম্যাটেরিয়ালের কঠোরতা শনাক্ত করে এবং ইস্পাত এবং অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় মার্কিংয়ের সময় গতি 40–60% কমিয়ে দেয়। এটি শক্তি ঘন ঘন ব্যবহৃত ওভারমার্কিং প্রতিরোধ করে, যা মিশ্র-উপকরণের লাইনে শিল্প শক্তি অপচয়ের প্রধান উৎস ছিল, কারণ আগে স্থির গতির সেটিংসের কারণে 30% শক্তি অপচয় হতো।
অদ্ভুত লাগলেও অটোমোটিভ ক্ষেত্রের কয়েকটি সুবিধা পুরো দমে চলা UV সিস্টেমের তুলনায় 85% ক্ষমতা নিয়ে চলা সংস্থাগুলির তুলনায় 18% বেশি শক্তি ব্যবহার করে। কেন? কারণ এই উচ্চ গতির অপারেশনগুলি নির্ভুলতা বজায় রাখতে স্থির তাপমাত্রা সমন্বয় এবং শক্তি স্পাইকের প্রয়োজন হয়। গত বছরের শিল্প তথ্য থেকে আরও কিছু আকর্ষক তথ্য পাওয়া গেছে। যখন বিমান উপাদানগুলি চিহ্নিত করার জন্য সর্বোচ্চ গতির পরিবর্তে একটি বৃহৎ প্রস্তুতকারক তাদের নিজস্ব "আদর্শ" গতি ব্যবহার শুরু করেছিল, তখন তারা প্রতি বছর প্রায় 740 মিলিয়ন ওয়াট ঘন্টা শক্তি সাশ্রয় করেছিল। সময়ের সাথে সাথে এই ধরনের দক্ষতা বাস্তবিক পার্থক্য তৈরি করে।
নিউরাল নেটওয়ার্কগুলি এখন লেজার সক্রিয় হওয়ার 0.8 সেকেন্ড আগে শক্তি প্যাটার্নগুলি ভবিষ্যদ্বাণী করে, পালস ফ্রিকোয়েন্সি এবং বীম ফোকাস সামঞ্জস্য করে গতি পরিবর্তনের সময় 5% দক্ষতা বজায় রাখে। প্রাথমিক ব্যবহারকারীদের প্রতিবেদন অনুযায়ী ব্যাচ প্রক্রিয়াকরণের সময় ঐতিহ্যগত পিএলসির তুলনায় 27% কম শক্তি স্পাইক হয়।
লেজার টেক জার্নাল-এ গত বছর প্রকাশিত গবেষণা অনুযায়ী স্পন্দিত লেজার অপারেশনে স্যুইচ করা থামানো-শুরু করার চক্রগুলিতে লেজারগুলি নিরবিচ্ছিন্নভাবে চালানোর তুলনায় 22 থেকে 35 শতাংশ পর্যন্ত শক্তি ব্যবহার কমিয়ে দেয়। এখানে মূল ধারণাটি বেশ সহজই – লেজার শক্তি কেবল তখনই চালু করুন যখন কিছু চিহ্নিত করার প্রয়োজন হয়, সারাদিন বিদ্যুৎ টানার জন্য এটি নিষ্ক্রিয় অবস্থায় রাখার পরিবর্তে। 2024 সালের কয়েকটি সাম্প্রতিক খোঁজ দেখায় যে বিমানের জন্য যন্ত্রাংশ তৈরি করা কোম্পানিগুলি টাইটানিয়াম অংশগুলির ওপর সিরিয়াল নম্বর খোদাই করার জন্য এই স্পন্দিত সেটিং ব্যবহার শুরু করার পর তাদের বার্ষিক শক্তি বিলের প্রায় 28% সাশ্রয় হয়েছে। যখন আপনি এটি সম্পর্কে চিন্তা করেন তখন এটি যুক্তিযুক্ত মনে হয় কারণ টাইটানিয়ামের জন্য অবশ্যই বেশ তীব্র প্রক্রিয়াকরণের শর্ত প্রয়োজন।
পালস ইন্টারভালগুলিতে অব্যবহৃত শক্তির 18% পর্যন্ত পুনরুদ্ধার করে রিজেনারেটিভ সার্কিটগুলি। হাই-স্পীড ফাইবার লেজার সিস্টেমগুলিতে, এই শক্তি কুলিং ইউনিট বা পজিশনিং মোটরের মতো সহায়ক সিস্টেমগুলিতে পুনঃনির্দেশ করা হয়। ফিল্ড পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এই সার্কিটগুলি গতি বা মানের কোনো ত্রুটি না ঘটিয়ে 24/7 অটোমোটিভ অপারেশনে দৈনিক 9.7 কিলোওয়াট আওর সাশ্রয় করে।
আজকালকার লেজার সিস্টেমগুলি ব্যাচ চালানোর সময় তাদের গতি সামঞ্জস্য করে নেয় বলে শুধুমাত্র শক্তির বিল থেকে 15 থেকে 30 শতাংশ পর্যন্ত সাশ্রয় করতে পারে। চালাকি অবশ্য একটি পালস ফ্রিকোয়েন্সি মডুলেশন নামে পরিচিত কৌশলের মধ্যে নিহিত যা কিছু সাম্প্রতিক গবেষণা অনুযায়ী (পোনেমন ইনস্টিটিউট, 2023) প্রায় 22 শতাংশ অপচয় হওয়া শক্তি কমিয়ে দেয়। যখন এই লেজারগুলি দ্রুত এনগ্রেভিং মোড এবং তাদের ঘুমন্ত স্ট্যান্ডবাই অবস্থার মধ্যে পিছনে এগিয়ে যায়, তখন তারা আর অপ্রয়োজনীয় বিদ্যুৎ খরচ করে না। একটি বাস্তব উদাহরণ হল একটি চিপ নির্মাতা থেকে যেখানে স্মার্ট স্পিড কন্ট্রোল সিস্টেম ইনস্টল করার পর তাদের বার্ষিক বিদ্যুৎ খরচ প্রায় $18k কমে যায়। এই নতুন প্রোটোকলগুলি মূলত নিশ্চিত করে যে লেজারগুলি কেবলমাত্র প্রয়োজনের সময় চালু হয় এবং তাদের কার্যকলাপ উৎপাদন লাইনের গতির সঙ্গে সঠিকভাবে মেলে।
| মেট্রিক | UV লেজার সিস্টেম A | UV লেজার সিস্টেম B |
|---|---|---|
| শক্তি খরচ/মাস | $1,240 | $980 |
| চিহ্নিত গতি | 120 ইউনিট/মিনিট | 90 ইউনিট/মিনিট |
| বার্ষিক নিট সেভিংস | -$2,880* | +$5,210 |
*২১% শক্তি হ্রাসের চেয়ে ১৮% আউটপুট ক্ষতির কারণে ঋণাত্মক সঞ্চয়
এটি দেখায় কেন ৭৩% কারখানা গতি হ্রাসকে ২০% -এর কমে সীমাবদ্ধ রাখে–উৎপাদনশীলতা এবং উল্লেখযোগ্য শক্তি সাশ্রয়ের মধ্যে ভারসাম্য রক্ষা করে
প্রায় 58 শতাংশ সরবরাহকারী দাবি করেন যে তাদের মেশিনগুলির এই যে বলা হয় eco-mode বৈশিষ্ট্যগুলি, কিন্তু স্বাধীন পরীক্ষায় অন্য কিছু দেখা যায়। মেশিন চালু হওয়ার সময় প্রায় 41% প্রকৃতপক্ষে এই মোডগুলি বন্ধ করে দেয় কারণ তারা সর্বোচ্চ আউটপুট চায়। এখানে স্পষ্টতই দ্রুত কাজ করা এবং পরিবেশ বান্ধব হওয়ার মধ্যে একটি দ্বন্দ্ব রয়েছে। যাইহোক, যমাজাকি মাজাকের উদাহরণ নিন। তারা কিছু বুদ্ধিদার প্রযুক্তি বিকশিত করেছে যেখানে তাদের ফাইবার লেজারগুলি প্রতিটি মুহূর্তে প্রয়োজনীয় ভিত্তিতে শক্তি ব্যবহার সামঞ্জস্য করে। ফলাফল? মেশিনগুলি প্রায় 19% শক্তি সাশ্রয় করে এবং তবুও আগের চেয়ে প্রায় 4% দ্রুততর সাইকেল সম্পন্ন করতে সক্ষম হয়। তাই দেখা যাচ্ছে যে গ্রিন হওয়ার অর্থ অবশ্যই দ্রুততা হারানো নয়।
গতি শক্তি খরচের ওপর প্রভাব ফেলে কারণ উচ্চতর গতি দক্ষতা বাড়াতে পারে, কিন্তু গভীর খোদাইয়ের মতো নির্দিষ্ট কাজের জন্য গতি কমানো লেজার দীর্ঘ সময় সক্রিয় থাকার কারণে শক্তি খরচ বাড়াতে পারে।
অ্যাডাপটিভ পাওয়ার স্কেলিং, ডাইনামিক স্পিড মডুলেশন এবং বার্স্ট মোডের মতো প্রযুক্তিগুলি প্রকৃত-সময়ে প্রয়োজনের ভিত্তিতে শক্তি এবং গতি সামঞ্জস্য করে শক্তি ব্যবহারকে অপ্টিমাইজ করতে পারে।
ফাইবার লেজারগুলির কঠিন-অবস্থা ডিজাইন, তরঙ্গদৈর্ঘ্য অপ্টিমাইজেশন এবং কার্যকর পালস মডুলেশনের কারণে 40-50% ভাল শক্তি রূপান্তর দক্ষতা রয়েছে।
AI-চালিত কন্ট্রোলারগুলি পালস ফ্রিকোয়েন্সি এবং বীম ফোকাস সামঞ্জস্য করে শক্তি স্পাইক কমায় এবং প্রকৃত-সময়ে দক্ষতা অপ্টিমাইজ করে এমন প্রেডিক্টিভ অ্যানালিটিক্স ব্যবহার করে।
