×
Οι CO2 λέιζερ ήταν πραγματικά από τους πρώτους σημαντικούς παίκτες στην τεχνολογία κοπής με λέιζερ στα παλιά χρόνια. Τα λέιζερ αυτά δημιουργούσαν ισχυρές δέσμες σε μήκος κύματος περίπου 10,6 μικρομέτρων, κάτι που τα έκανε αρκετά καλά στην κοπή διαφόρων υλικών, από μεταλλικά φύλλα μέχρι πλαστικά εξαρτήματα, σε διάφορους τομείς βιομηχανίας. Αλλά τα πράγματα άρχισαν να αλλάζουν όταν εμφανίστηκαν οι λέιζερ ινών. Η μετάβαση σε αυτούς τους νέους λέιζερ αντιπροσωπεύει αρκετά μεγάλη πρόοδο, γιατί απλά λειτουργούν καλύτερα με πολλούς τρόπους. Οι λέιζερ ινών χρησιμοποιούν στην πραγματικότητα ειδικές οπτικές ίνες που είναι εμπλουτισμένες με συγκεκριμένα σπάνια γαιώδη υλικά ως τον πυρήνα τους. Αυτό που τους προσδίδει ιδιαίτερη διακριτική είναι το πόσο πιο γρήγορα κόβουν σε σχέση με τα παλαιότερα μοντέλα, χρησιμοποιώντας επίσης πολύ λιγότερη ενέργεια. Γι' αυτόν τον λόγο, οι περισσότερες βιομηχανίες σήμερα επιλέγουν αυτήν την προσέγγιση αντί να κολλάνε στα παραδοσιακά συστήματα CO2.
Οι πωλήσεις συνεχούς οπτικής ίνας έχουν πραγματικά αναπτυχθεί σε σχέση με τις CO2 συσκευές κατά τα τελευταία δέκα χρόνια ή περίπου. Στοιχεία της βιομηχανίας δείχνουν ότι αυτές οι συσκευές συνεχούς οπτικής ίνας αυξάνονται κατά περίπου 30% ετησίως, κάτι που μας δείχνει ότι οι άνθρωποι μετακινούν σαφώς τις προτιμήσεις τους, γιατί κόβουν καλύτερα και λειτουργούν πιο αποτελεσματικά. Παράλληλα με αυτήν την ανάπτυξη στην τεχνολογία συνεχούς οπτικής ίνας, βλέπουμε να εμφανίζονται και οι δισκοειδείς συσκευές. Αυτές οι νεότερες δισκοειδείς συσκευές συνδυάζουν την ισχυρή ισχύ από τις παλιές συσκευές με πολύ καλύτερη ποιότητα δέσμης και στην πραγματικότητα εξοικονομούν ενέργεια κατά τη λειτουργία τους. Για τους κατασκευαστές που επιδιώκουν να επιτυγχάνουν ακριβείς κοπές σε διάφορα υλικά, οι δισκοειδείς συσκευές αποτελούν κάτι αρκετά συναρπαστικό αυτήν τη στιγμή στον κόσμο της βιομηχανικής κοπής.
Οι πρόσφατες βελτιώσεις στην τεχνολογία των λέιζερ οπτικών έχουν πραγματικά αυξήσει την ακρίβεια με την οποία τα λέιζερ μπορούν να κόβουν υλικά, καθιστώντας τα πολύ πιο χρήσιμα σε διάφορους τομείς παραγωγής. Οι πρόοδοι επιτρέπουν στους κατασκευαστές να παράγουν εξαρτήματα με εκπληκτική ακρίβεια, κάτι που είναι πολύ σημαντικό σε τομείς όπως η αεροναυπηγική και η παραγωγή ιατρικών συσκευών, όπου οι πολύπλοκες μορφές και η τέλεια εκτέλεση είναι καθοριστικές. Για παράδειγμα, τα εξαρτήματα αεροσκαφών - οι σύγχρονες τεχνικές κοπής με λέιζερ επιτυγχάνουν ποσοστό ακρίβειας περίπου 98% σύμφωνα με εκθέσεις της βιομηχανίας, γεγονός που σημαίνει πως αυτά τα κρίσιμα εξαρτήματα καλύπτουν τα αυστηρά πρότυπα ποιότητας και λειτουργούν αξιόπιστα όταν τα χρειάζεται περισσότερο.
Οι βελτιώσεις στο λογισμικό έχουν κάνει μεγάλη διαφορά στον τρόπο με τον οποίο τα λέιζερ λειτουργούν στην καθημερινότητα. Τα καλύτερα προγράμματα που υπάρχουν σήμερα υπολογίζουν τις βέλτιστες διαδρομές κοπής, κάτι που μειώνει τα σπατάλης υλικά ενώ κάνει τη διαδικασία πιο γρήγορη για τους κατασκευαστές. Μια πολύ σημαντική εξέλιξη συνέβη όταν οι προγραμματιστές δημιούργησαν έξυπνους αλγόριθμους που διορθώνουν αυτόματα μικρά λάθη κοπής κατά τη λειτουργία, κάτι που σημαίνει καλύτερα τελικά αποτελέσματα χωρίς επιπλέον χειροκίνητες ρυθμίσεις. Η εξέταση πραγματικών παραδειγμάτων από μεγάλους κατασκευαστές δείχνει πόσο καλύτερα είναι τα αποτελέσματα όταν τα λέιζερ ελέγχονται με ακρίβεια, αφού μειώνονται τα εκνευριστικά σφάλματα παραγωγής και εξοικονομούνται τόνοι πρώτων υλών που αλλιώς θα πήγαιναν χαμένοι. Για όποιον δουλεύει στη βιομηχανία σήμερα, αυτού του είδους οι τεχνολογίες ακρίβειας δεν είναι απλώς επιθυμητές, αλλά γίνονται απαραίτητα κομμάτια κάθε ανταγωνιστικής παραγωγικής διαδικασίας.
Η ομαλή ενσωμάτωση αυτών των εξελίξεων υποδεικνύει μια μετασχηματιστική αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο οι κατασκευαστές αντιμετωπίζουν την παραγωγή, καθορίζοντας νέα πρότυπα ακρίβειας και αποτελεσματικότητας. Με συνεχείς καινοτομίες, το μέλλον της τεχνολογίας λέιζερ στη βιομηχανία υπόσχεται ακόμη πιο εξελιγμένες δυνατότητες.
Οι πρόσφατες βελτιώσεις στην τεχνολογία λέιζερ κοπής έχουν πραγματικά μεταφέρει την ακρίβεια της διαδρομής σε ένα νέο επίπεδο, με ορισμένα συστήματα να εμφανίζουν ακριβώς τριπλάσια ακρίβεια σε σχέση με τα παλαιότερα μοντέλα. Μεγάλο μέρος αυτής της προόδου οφείλεται σε πιο έξυπνο λογισμικό που μειώνει τα λάθη κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Για παράδειγμα, το ρομπότ εργαλειομηχανών Sinumerik της Siemens – αυτή η μηχανή μπορεί να κόβει εξαρτήματα με τέτοια ακρίβεια, ώστε ακόμη και μικρά εξαρτήματα για αεροσκάφη να πληρούν ακριβώς τις προδιαγραφές. Τα οφέλη δεν περιορίζονται μόνο στην παραγωγή καλύτερων προϊόντων. Οι βιομηχανίες αναφέρουν πιο γρήγορους χρόνους παραγωγής, καθώς αυτές οι μηχανές σπαταλούν λιγότερο υλικό και απαιτούν λιγότερες ρυθμίσεις μεταξύ των εργασιών. Μελετώντας δεδομένα από την παραγωγική διαδικασία στην πράξη από εταιρείες που αναβάθμισαν τον εξοπλισμό τους, οι αριθμοί παραγωγής δείχνουν μια αρκετά εντυπωσιακή εικόνα για το τι μπορούν να προσφέρουν αυτά τα νέα λέιζερ στα κέρδη των επιχειρήσεων.
Πρόσφατες βελτιώσεις στην κατασκευή των πλαισίων των λέιζερ κοπής έχουν βοηθήσει στην αντιμετώπιση των ενοχλητικών περιορισμών υλικών, καθώς αυξήθηκε η ακαμψία κατά την κίνηση και η συνολική ταχύτητα. Για παράδειγμα, το ρομπότ Sinumerik MTR της Siemens διαθέτει καλύτερη δυναμική ακαμψία, η οποία του επιτρέπει να επεξεργάζεται σκληρότερα υλικά, όπως χάλυβας, χωρίς να θυσιάζεται η ακρίβεια κοπής. Οι αλλαγές στον σχεδιασμό των μηχανημάτων έχουν οδηγήσει και σε πραγματικές βελτιώσεις της ταχύτητας, με τα νεότερα συστήματα να ξεπερνούν συχνά κατά πολύ τα παλαιότερα. Με αυτές τις αλματώδεις βελτιώσεις στην απόδοση, οι κατασκευαστές μπορούν πλέον να εκτελούν τις εργασίες τους σε πιο ποικίλα υλικά, γεγονός που αυξάνει φυσικά τα ποσά παραγωγής και κάνει τη διαδικασία πιο ομαλή. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε τομείς όπως η κατασκευή στρατιωτικών μέσων και η αεροναυπηγική, όπου η ακρίβεια είναι καθοριστικής σημασίας.
Οι σημερινές μηχανές λέιζερ γίνονται πιο εξυπνότερες όσον αφορά την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση των αποβλήτων, κάτι που βοηθά τα εργοστάσια να εξοικονομούν χρήματα και είναι καλύτερο και για τον πλανήτη μας. Τα νεότερα μοντέλα είναι εξοπλισμένα με τεχνολογία που μειώνει σημαντικά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Με αυτόν τον τρόπο, τα εργοστάσια ξοδεύουν λιγότερα χρήματα για τους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας και προκαλούν λιγότερα περιβαλλοντικά προβλήματα μέσω των εργασιών τους. Η ακρίβεια αυτών των μηχανών έχει επίσης κάνει μεγάλη διαφορά ως προς την ποσότητα των υλικών που πηγαίνουν στα απόβλητα κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Υπάρχουν πραγματικά παραδείγματα που δείχνουν πως οι εταιρείες μπορούν να περιορίσουν τη χρήση πρώτων υλών κατά 20 έως 40 τοις εκατό σε σχέση με πριν, χάρη σε αυτές τις βελτιώσεις. Οι κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο έχουν προσέξει αυτή την τάση και έχουν αρχίσει να προσφέρουν κίνητρα στις επιχειρήσεις για να υιοθετήσουν πράσινες πρακτικές. Ενώ η συμμόρφωση με όλους αυτούς τους νέους κανονισμούς παραμένει σημαντική, πολλοί κατασκευαστές βρίσκουν τον εαυτό τους να εξοικονομούν χρήματα την ίδια στιγμή, ακόμα και αν μερικές φορές τα κέρδη δεν είναι τόσο μεγάλα όσο υποσχόντουσαν.
Η αυτοκινητοβιομηχανία βιώνει σημαντικές αλλαγές χάρη στην τεχνολογία λέιζερ κοπής, ιδιαίτερα όσον αφορά την κατασκευή μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων. Οι κατασκευαστές επιτυγχάνουν πλέον πολύ καλύτερα αποτελέσματα με τη συγκόλληση μπαταριών EV με λέιζερ, καθώς απαιτείται μεγάλη ακρίβεια για να διατηρηθεί η αποδοτικότητά τους στη διάρκεια του χρόνου. Επίσης, παρατηρείται αυξημένο ενδιαφέρον για τη χρήση λέιζερ στη δημιουργία ελαφρύτερων ανταλλακτικών για αυτοκίνητα. Τα ελαφρύτερα εξαρτήματα σημαίνουν καλύτερη κατανάλωση καυσίμου και συνολικά μειωμένη ρύπανση. Ρίξτε μια ματιά στις εξελίξεις που πραγματοποιούν εταιρείες όπως η Tesla και η BMW αυτήν την περίοδο. Και οι δύο έχουν εγκαταστήσει συστήματα κοπής με λέιζερ στις εγκαταστάσεις τους. Ουσιαστικά, καθορίζουν τάσεις στην πράσινη τεχνολογία και στα οχήματα υψηλών επιδόσεων, μέσω τεχνικών όπως η προηγμένη συγκόλληση μπαταριών με λέιζερ και οι ειδικές μηχανές που κόβουν εξαρτήματα από λάστιχο με εκπληκτική ακρίβεια. Το σύνολο του κλάδου φαίνεται να κινείται προς την κατεύθυνση της καθαρότερης παραγωγής, ενώ παράλληλα διευρύνει τα όρια ως προς το τι μπορούν να προσφέρουν τα οχήματα.
Η κοπή με λέιζερ έχει γίνει απαραίτητη για την ολοκλήρωση εκτυπωμένων με 3D εξαρτημάτων στην αεροναυπηγική βιομηχανία, όπου οι ακριβείς μετρήσεις έχουν μεγάλη σημασία λόγω των αυστηρών κανονισμών της FAA και της EASA. Κατά την κατασκευή εξαρτημάτων αεροσκαφών, ακόμη και οι πιο μικρές αποκλίσεις μπορούν να προκαλέσουν σοβαρά προβλήματα στη συνέχεια. Γι' αυτόν τον λόγο, οι κατασκευαστές βασίζονται στις δυνατότητες των λέιζερ για να εξασφαλίσουν τις απαραίτητες διαστάσεις αμέσως μετά την εκτύπωση. Μεγάλα ονόματα της αεροπορίας, όπως η Boeing και η Airbus, συνδυάζουν πλέον τα συστήματα λέιζερ με τις υπάρχουσες δυνατότητες παραγωγής προσθετικών τους. Στις εγκαταστάσεις της Boeing στο Everett, της πολιτείας Washington, έχουν αναφέρει μείωση των αποβλήτων υλικού κατά περίπου 30% από τη στιγμή που υιοθέτησαν αυτήν την υβριδική προσέγγιση. Παράλληλα, οι μηχανικοί της Airbus στην Τουλούζη διαπίστωσαν ότι η ενσωμάτωση της συγκόλλησης με λέιζερ μαζί με παραδοσιακές μεθόδους μειώνει τον χρόνο παραγωγής για ορισμένα εξαρτήματα των πτερυγίων κατά το ήμισυ. Αν και υπάρχουν ακόμη προκλήσεις όσον αφορά την παραμόρφωση λόγω θερμότητας και τα ζητήματα συμβατότητας των υλικών, οι περισσότεροι ειδικοί συμφωνούν ότι οι τεχνολογίες αυτές, σε συνδυασμό, αποτελούν πραγματικά ένα σημαντικό βήμα μπροστά για τη σύγχρονη κατασκευή αεροσκαφών.
Η προγνωστική συντήρηση, που ενισχύεται από την τεχνητή νοημοσύνη, μεταβάλλει τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η συντήρηση των λέιζερ συστημάτων. Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούν εξελιγμένους αλγορίθμους για την ανάλυση δεδομένων λειτουργίας και την πρόβλεψη της στιγμής στην οποία θα απαιτείται συντήρηση, κάτι που βοηθά στην παράταση της διάρκειας ζωής των μηχανημάτων. Στοιχεία από τη βιομηχανία δείχνουν ότι ορισμένες εταιρείες μείωσαν τα έξοδα συντήρησης κατά περίπου 20% αφού εγκατέλειψαν τα σταθερά προγράμματα συντήρησης υιοθετώντας προσεγγίσεις βασισμένες στην τεχνητή νοημοσύνη. Πολλοί κατασκευαστές έχουν ήδη υιοθετήσει λύσεις τεχνητής νοημοσύνης για τις διαδικασίες κοπής λέιζερ. Για παράδειγμα, ένα εργοστάσιο ανέφερε ότι εξοικονόμησε χιλιάδες ευρώ σε επισκευές, ενώ διατηρούσε την παραγωγή σε εξομαλυσμένη πορεία, χωρίς απρόοπτες βλάβες. Αυτή η προοπτική σκέψη εναρμονίζεται άψογα με τις σύγχρονες πρακτικές της έξυπνης βιομηχανίας, παρέχοντας στις επιχειρήσεις ανταγωνιστικό πλεονέκτημα στο σημερινό ραγδαία εξελισσόμενο βιομηχανικό περιβάλλον, όπου η αυτοματοποίηση συνεχίζει να μετασχηματίζει τις επιχειρησιακές διαδικασίες σε όλους τους τομείς.
Η ενσωμάτωση τεχνολογίας IoT στις μηχανές λέιζερ έχει πραγματικά αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο τα εργοστάσια διεξάγουν τις καθημερινές τους εργασίες. Αυτά τα συνδεδεμένα συστήματα επιτρέπουν στους χειριστές να παρακολουθούν τα πάντα σε πραγματικό χρόνο και να κάνουν ρυθμίσεις όπως χρειάζεται, ώστε οι μηχανές να λειτουργούν πιο ομαλά το μεγαλύτερο διάστημα. Σύμφωνα με πρόσφατες εκθέσεις της βιομηχανίας, οι επιχειρήσεις που έχουν επενδύσει πλήρως σε λύσεις IoT αναφέρουν αύξηση 15% στην παραγωγικότητα και περίπου 50% μείωση στους χρόνους αδράνειας σε σχέση με τις παραδοσιακές διατάξεις. Πολλά βιομηχανικά εργοστάσια θεωρούν πλέον το IoT απαραίτητο για να μπορούν να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της σύγχρονης παραγωγής. Η δυνατότητα άμεσης αντίδρασης σε προβλήματα σημαίνει λιγότερες καθυστερήσεις και πιο ομαλή ροή εργασιών σε όλους τους τομείς. Μελετώντας την πραγματική κατάσταση στις γραμμές παραγωγής, μπορούμε να δούμε πώς οι εταιρείες που χρησιμοποιούν αυτές τις έξυπνες τεχνολογίες κατάφεραν να αυξήσουν την αποδοτικότητα των συστημάτων λέιζερ, καθώς και να κάνουν ολόκληρη τη διαδικασία παραγωγής πιο ευέλικτη. Σήμερα είναι ξεκάθαρο πως το IoT δεν βελτιώνει πια μόνο μεμονωμένες διαδικασίες, αλλά μετασχηματίζει ολόκληρες βιομηχανικές δομές.
Οι φεμτοδευτερολέιζερ μεταβάλλουν το παιχνίδι στη μικροκατασκευή, παρέχοντας στους κατασκευαστές ακρίβεια που πλησιάζει το θαύμα, όταν εργάζονται σε νανοεπίπεδο. Αυτοί οι υπερταχείς λέιζερ λειτουργούν διαφορετικά από τα παλαιότερα μοντέλα, διότι εκπέμπουν εξαιρετικά σύντομες δέσμες που δεν προκαλούν σημαντικές θερμικές βλάβες. Αυτό τα καθιστά εξαιρετικά εργαλεία για τη δημιουργία εκείνων των μικρών, λεπτομερών δομών που απαιτούνται σε πολλές προηγμένες εφαρμογές. Τα πεδία των ηλεκτρονικών και της ιατρικής ειδικά επωφελούνται από αυτήν την ακρίβεια. Πάρτε για παράδειγμα τα μικροτσιπ: χωρίς την τεχνολογία φεμτοδευτερολέιζερ, η διαμόρφωση αυτών των κυκλωμάτων θα ήταν σχεδόν αδύνατη. Επίσης, οι ειδικοί του κλάδου βλέπουν πολλές προοπτικές για ανάπτυξη. Καθώς οι εταιρείες προωθούν πιο έξυπνες διαδικασίες κατασκευής, είναι πιθανό να δούμε αυτούς τους λέιζερ να εμφανίζονται συχνότερα σε χώρους, όπως νοσοκομεία που εκτελούν εύθραστες οφθαλμικές διαδικασίες ή εργοστάσια ημιαγωγών που χρειάζονται να παράγουν ολοένα και πιο πολύπλοκα εξαρτήματα. Η αγορά φαίνεται να είναι έτοιμη να αποδεχτεί αυτό που μπορούν να προσφέρουν αυτοί οι λέιζερ.
Η συνδυασμένη χρήση της προσθετικής κατασκευής με την τεχνολογία λέιζερ δημιουργεί κάτι εξαιρετικά επαναστατικό για τον κόσμο της βιομηχανίας. Τι κάνει αυτά τα υβριδικά συστήματα να ξεχωρίζουν; Εξοικονομούν τεράστιο χρόνο, ενώ παρέχουν στους σχεδιαστές πολύ μεγαλύτερη ελευθερία να πειραματίζονται με σχήματα και δομές. Όταν οι κατασκευαστές συνδυάζουν τη διαδικασία κατασκευής σε στρώσεις της τρισδιάστατης εκτύπωσης με την ακριβεία των λέιζερ, μπορούν να παράγουν πολύπλοκα εξαρτήματα που προηγουμένως θα ήταν πολύ περίπλοκα ή απλούστατα μη αποδοτικά οικονομικά. Πάρτε ως παράδειγμα την αυτοκινητοβιομηχανία. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων άρχισαν να υιοθετούν αυτά τα υβριδικά συστήματα για να κάνουν τις γραμμές παραγωγής τους πιο ομαλές, μειώνοντας τα απόβλητα υλικών και έχοντας έτοιμα πρωτότυπα πολύ πιο γρήγορα από ό,τι επέτρεπαν οι παραδοσιακές μέθοδοι. Οι περισσότεροι αναλυτές πιστεύουν ότι σύντομα θα υπάρξει ευρεία εφαρμογή της υβριδικής παραγωγής σε διάφορους τομείς. Καθώς οι επιχειρήσεις αναζητούν τρόπους μείωσης του κόστους και του περιβαλλοντικού αντίκτυπου, ο συνδυασμός παλαιών και νέων τεχνικών παραγωγής φαίνεται πως είναι έτοιμος να αλλάξει τον τρόπο κατασκευής των πραγμάτων.
