×
فیلترهای دود مانند یک مانع اولیه عمل میکنند که از ذرات معلق در هوا جلوگیری میکند تا دقت دستگاههای لیزری را تحت تأثیر قرار ندهند. ذرات ریزی به اندازه ۰٫۳ میکرون از جمله اکسیدهای فلزی و بقایای پلاستیکی تمایل دارند روی قطعات مهمی مانند لنزها و اجزای گالوانومتر تجمع پیدا کنند. این تجمع باعث مشکلاتی مانند لنزهای کدر و پرتوهایی میشود که به خوبی فوکوس نمیشوند. طبق تحقیقات منتشر شده سال گذشته، شرکتهایی که فیلترهای با کیفیت HEPA نصب کردهاند، حدود ۶۲ درصد کاهش در نیاز به تعویض قطعات نوری را نسبت به مکانهایی که هیچ فیلتراسیونی ندارند، تجربه کردهاند. یک مشکل دیگر هم وجود دارد. وقتی مواد در حین کارکرد دستگاه تبخیر میشوند، این بقایا به قطعات متحرک سیستم نفوذ میکنند. این موضوع گاهی اوقات باعث افزایش اصطکاک در یاتاقانها تا حدود ۲۷ درصد میشود، طبق یافتههای انجمن پونمن در سال ۲۰۲۲. افزایش اصطکاک منجر به فرسایش سریعتر ماشینآلات شده و در نهایت باعث میشود دستگاهها عمر کمتری داشته باشند.
| کلاس آلاینده | منبع مادی | تأثیر عملیاتی |
|---|---|---|
| نانوذرات فلزی | آلومینیوم، فولاد ریزه | کاهش بازتابندگی در آینهها (≥15% در طول 500 ساعت) |
| دودهای پلیمری | ABS، پلیکربنات | رسوبات بر روی عدسیهای فوکوس (کاهش سرعت مارکینگ 22%) |
| گرد و غبار سرامیکی | پوششهای آندایزه شده | سایش ساینده روی قطعات نازل |
این آلایندهها دقت علامتگذاری را کاهش میدهند و اپراتورها را مجبور میکنند تا قدرت لیزر را به منظور جبران ضعیف شدن پرتو افزایش دهند، در نتیجه مصرف انرژی و هزینه قطعات مصرفی افزایش مییابد.
بر اساس آخرین دادههای صنعتی از سال 2023، واحدهایی که به سیستمهای چند مرحلهای فیلتراسیون منتقل میشوند، معمولاً حدود 40 درصد طولانیتر از میانگین فاصله زمانی بین بازرسیهای مکرر نگهداری را تجربه میکنند. به عنوان مثال، تجربه یک کارخانه در مدت نه ماه که از فیلترهای ترکیبی HEPA و کربن فعال استفاده کرد، نشان داد که این فیلترها به مدت بیش از 1200 ساعت مداوم، ذرات را با کارایی تقریباً 99.97 درصد به دام میاندازند، بنابراین نیازی به متوقف کردن تولید به دلیل مشکلات مربوط به بیم نبود. و زمانی که کارخانجات شروع به استفاده از نظارت هوشمند روی فیلترها از طریق فناوری اینترنت اشیا (IoT) میکنند، اتفاقی جالب رخ میدهد. آنها در واقع حدود 31 درصد از خاموشیهای غیرمنتظره کاسته میشوند. چگونه؟ زیرا سیستم به اپراتورها هشدار میدهد که فیلترها به نقطه اشباع نزدیک میشوند و فرصتی برای تعویض آنها قبل از خرابی کامل فراهم میکند.
فیلترهای هوا با راندمان بالا (HEPA) و فیلترهای کربن فعال نقشهای مکملی در مدیریت دودهای ناشی از فرآیندهای علامتگذاری لیزری دارند. فیلترهای HEPA قادر به ضبط 99.97% ذرات ≥0.3 میکرون (EPA 2024) هستند و این امر آنها را برای کاربردهای فلزی و سرامیکی مناسب میکند. فیلترهای کربن فعال متخصص در جذب بخارات آلی و بوهای تولید شده در حین پردازش پلاستیک یا پلیمرها هستند.
| نوع فیلتر | بهترین برای | کارایی | دوره نگهداری و تعمیرات |
|---|---|---|---|
| HEPA | عملیات با بار ذرهای سنگین | 99.97٪ @ 0.3μm | 6-9 ماه |
| کربن فعال | حذف ترکیبات آلی فرار (VOC)/بخار شیمیایی | 95٪ ترکیبات آلی | ۴-۶ ماهگی |
یک پیکربندی متوالی از HEPA و کربن فعال بهبود عملکرد قابل اندازهگیری را فراهم میکند:
یک مطالعه 12 ماهه روی 37 دستگاه مارکینگ لیزری نشان داد که سیستمهای فیلتراسیون هیبریدی:
فیلترهای دود روزهای امروز با سنسورهای بار مجهز شدهاند که میزان گرد و غبار تجمعیافته درون آنها را با بررسی تفاوتهای فشار و نرخ جریان هوا ردیابی میکنند. با استفاده از این اطلاعات، تیمهای نگهداری میتوانند فیلترها را زمانی که تا ۸۵ تا ۹۰ درصد پر شدند، تعویض کنند، به جای اینکه به بازههای زمانی دلخواه پایبند باشند. بر اساس یک مطالعه انجامشده توسط انجمن بینالمللی فناوری تولید در سال ۲۰۲۳، این رویکرد باعث کاهش تعویض زودهنگام فیلترها به میزان تقریباً یکسوم میشود. وقتی این سیستمهای هوشمند تشخیص دادند که حد تعیینشده به دست آمده است، هشدارها را به کارکنان کارخانه ارسال میکنند تا بتوانند تعویض را در دورههای معمول توقف کار انجام دهند، به جای اینکه مجبور شوند به دلیل تعمیرات اضطراری عملیات را ناگهانی متوقف کنند.
سیستمهای لیزری نشانهگذاری متصل به اینترنت شروع به ادغام فیلترهای هوشمند کردهاند که بهروزرسانیهای زنده از عملکرد را به صفحههای مرکزی نظارت ارسال میکنند. با این سامانه، مدیران کارخانه میتوانند بهصورت موازی عملکرد فیلترها را روی ماشینهای مختلف دنبال کنند و آنهایی که بهخوبی کار نمیکنند را قبل از اینکه شروع به تأثیرگذاری بر کیفیت نشانههای ایجادشده کنند، شناسایی کنند. بررسی برخی مطالعات اخیر از سال 2024 نشان میدهد که شرکتها زمان رفع مشکلات خود را تقریباً 30% کاهش دادهاند، در حالی که حدود 18% در صورتهای برق خود صرفهجویی کردهاند، بخاطر مدیریت بهتر جریان هوا در کل سیستم.
کارخانههای سراسر جهان شروع به آزمایش سیستمهای هوش مصنوعی کردهاند که عملکرد فیلترها را در طول زمان و همچنین عواملی مانند موادی که آنها فرآورش میکنند و سطح توان لیزرها را بررسی میکنند. شرکتهایی که زودتر اقدام کردند، شاهد کاهشی معادل نصف خرابیهای غیرمنتظره نسبت به گذشته بودند، زیرا این سیستمهای هوشمند در واقع سفارش فیلترهای جدید را سه روز قبل از بروز مشکل صادر میکنند. نکته جالب نحوه این امر در تصویر بزرگتر محاسبات لبه (edge computing) برای فیلترهای صنعتی است. زمانی که پردازش در همان دستگاه انجام میشود و تمام دادهها به ابر فرستاده نمیشوند، دقت پیشبینیها بیشتر اوقات به حدود ۹۴ درصد میرسد. برخی از مدلهای جدید حتی میتوانند تنظیمات فیلتر را در حال کار کردن ماشینها بهینه کنند، که طبق آزمایشهای اولیه، منجر به کاهش حدود ۴۰ درصدی ذرات خطرناک در محیطهای تولید لیزری که تاکنون از هوش مصنوعی استفاده شده است، شده است.
آلایندههایی مانند نانوذرات فلزی، دودهای پلیمری و گرد و غبار سرامیکی میتوانند دقت و کارایی علامتگذاری لیزری را کاهش دهند.
فیلترهای HEPA 99.97% از مواد ذرهای مانند ذرات فلزی و سرامیکی را جمعآوری میکنند، در حالی که فیلترهای کربن فعال بخارات آلی را در حین فرآوری پلاستیک جذب میکنند.
فیلتراسیون چندمرحلهای باعث کاهش گرفتگی فیلتر، افزایش عمر فیلتر و پشتیبانی از ساعات کاری طولانیتر بین تعویض فیلترها میشود.
فیلترهای دود هوشمند از سنسورها برای نظارت بر تجمع گرد و غبار استفاده میکنند، به این ترتیب امکان تعویض به موقع فیلترها قبل از رسیدن به حداکثر ظرفیت جذب فراهم میشود و زمان توقف کاهش مییابد.
