×
CO2-laser oli todella yksi ensimmäisistä suurista pelaajista laserleikkausteknologiassa takavuosina. Näillä lasereilla tuotetaan vahvoja säteitä noin 10,6 mikrometrin aallonpituudella, mikä teki niistä melko tehokkaita erilaisten materiaalien, kuten metallilevyjen ja muoviosien, leikkaamisessa useilla eri teollisuudenaloilla. Mutta asiat alkoivat muuttua, kun kuitulaserit tulivat mukaan. Siirtyminen näihin uusiin lasereihin tarkoittaa melkoista edistysaskelua, koska ne toimivat paremmin monella eri tavalla. Kuitulaserit käyttävätkin erityisiä lasikuituja, joita on sekoitettu tiettyihin harvinaisiin maametalleihin, niiden ydinosana. Niiden erotteluvälineenä on erityisesti se, kuinka paljon nopeammin ne leikkaavat verrattuna vanhempiin malleihin, samalla kun ne käyttävät huomattavasti vähemmän energiaa. Siksi suurin osa tehtaille valitsee nykyään tämän uuden vaihtoehdon sen sijaan, että pysyttäisiin vanhoissa CO2-järjestelmissä.
Kuitulaserien myynti on viime vuosikymmenen aikana todella lähtenyt liikkeelle verrattuna CO2-lasereihin. Alkuperätiedot osoittavat, että kuitulaserien käyttöä kasvaa noin 30 % vuosittain, mikä kertoo selvästi siitä, että asiakkaat suosivat niitä paremman leikkaustarkkuuden ja tehokkaamman toiminnan vuoksi. Kuitutekniikan kasvun ohella myös kiekkolaserit ovat tulossa mukaan. Näissä uusissa kiekkolasereissa yhdistyy perinteisten lasereiden vahva teho huomattavasti parempaan sädeominaisuuteen, ja ne säästävät lisäksi energiaa. Valmistajille, jotka haluavat tarkan leikkaustarkkuuden eri materiaaleilla, kiekkolaserit ovat tällä hetkellä jotain todella mielenkiintoista teollisuuden leikkausteknologiassa.
Viimeaikaiset parannukset laser-optiikan teknologiassa ovat todella parantaneet laserien leikkaustarkkuutta, mikä on tehnyt niistä paljon hyödyllisempiä eri valmistavissa teollisuuden aloissa. Näiden kehitysaskelten ansiosta valmistajat voivat tuottaa osia erinomaisella tarkkuudella, mikä on erityisen tärkeää ilmailutekniikassa ja lääkinnällisten laitteiden valmistuksessa, joissa monimutkaiset muodot ja virheetön toteutus ovat ratkaisevia. Otetaan esimerkiksi lentokoneen osat – alan raporttien mukaan nykyaikaiset laserleikkausmenetelmät saavuttavat noin 98 %:n tarkkuustason, mikä tarkoittaa, että näistä kriittisistä komponenteista tulee täyttää tiukat laadunvaatimukset ja niiden toiminta on luotettavaa silloin kun se on tärkeintä.
Ohjelmistoparannukset ovat tehneet paljon eroa siinä, miten laserjärjestelmät toimivat käytännössä päivittäin. Parhaat ohjelmat nykyään selvittävät optimaaliset leikkausreitit, mikä vähentää hukkamateriaalia ja tekee valmistuksesta nopeampaa. Eräs todella tärkeä läpimurto tapahtui, kun kehittäjät loivat älykkäitä algoritmeja, jotka korjaavat automaattisesti pieniä leikkausvirheitä käytön aikana, mikä tarkoittaa parempia lopputuloksia ilman lisäsäädöksiä. Katsomalla todellisia esimerkkejä suurilta valmistajilta nähdään, kuinka paljon paremmaksi tuotteet muuttuvat, kun lasereita ohjataan tarkasti, sillä näin vähenevät ärsyttävät tuotantovirheet ja säästyy valtava määrä raaka-aineita, jotka muuten menisivät hukkaan. Kaikille, jotka tänään työskentelevät valmistavassa teollisuudessa, tällaiset tarkkuusteknologiat eivät ole enää vain miellyttäviä lisäominaisuuksia vaan niistä on tulossa minkä tahansa kilpailukykyisen tuotantokokonaisuuden välttämättömiä osia.
Näiden uudistusten saumaton integrointi merkitsee muutosta siinä, miten valmistajat lähestyvät tuotantoa, ja se asettaa uusia standardeja tarkkuudelle ja tehokkuudelle. Jatkuvan innovaation myötä laser teknologian tulevaisuus valmistuksessa lupaa vielä tarkempia ominaisuuksia.
Viimeaikaiset parannukset laserleikkausteknologiassa ovat todella nostaneet polkutarkkuuden uudelle tasolle, kun jotkin järjestelmät näyttävät lähes kolminkertaisen tarkan leikkauksen vanhoihin malleihin verrattuna. Suuri osa tästä johtuu älykkäämmästä ohjelmistosta, joka vähentää virheitä käytön aikana. Otetaan esimerkiksi Siemensin Sinumerik Machine Tool -robotti – tämä kone voi leikata osat niin tarkasti, että jopa pienten lentokoneen moottorien komponenttien mittavaatimukset täyttyvät täsmälleen. Hyödyt menevät pidemmälle kuin pelkkä parempi tuotelaatu. Tehtaat raportoivat nopeampaa tuotantoa, koska nämä koneet tuhlaavat vähemmän materiaalia ja vaativat vähemmän säätöjä työvuorojen välillä. Kun tarkastellaan valmistajien tehdasalueiden todellisia tietoja laitteiston päivittämisen jälkeen, tulokset kertovat vakuuttavasti siitä, mitä nämä uudet laserleikkaajat voivat tehdä yritysten taloudelliselle kannattavuudelle.
Viimeaikaiset parannukset laserleikkauskehyksien valmistustavassa ovat auttaneet ratkaisemaan ne kiusalliset materiaalirajoitukset parantamalla sekä liikkeen jäykkeyttä että kokonaisnopeutta. Otetaan esimerkiksi Siemensin Sinumerik MTR-robotti, jolla on parempi dynaaminen jäykkyys, jolloin se voi käsitellä kovempia materiaaleja, kuten terästä, ilman leikkaustarkkuuden heikentymistä. Koneiden suunnittelussa tehdyt muutokset ovat myös nopeuttaneet toimintaa todellisesti, sillä uudempien järjestelmien suorituskyky ylittää vanhempien selvästi. Näillä suorituskyvyn parannuksilla valmistajat voivat nyt käyttää laajempia materiaalivalikoita, mikä puolestaan lisää tuotantoa ja tekee kaikesta tehokkaampaa. Tämä on erityisen tärkeää puolustus- ja ilmailuteollisuudessa, joissa tarkkuudella on suuri merkitys.
Laserleikkauskoneet ovat nykyään energiansäästöjen ja jätteen vähentämisen osalta älykkäämpiä, mikä auttaa tehtaita säästämään rahaa ja on myös parempaa planeetalle. Näissä uusimmissa malleissa on paljon teknologiaa, joka vähentää tehonkulutusta merkittävästi. Näin ollen tehtaat maksavat vähemmän sähköstään, ja niiden toiminnasta aiheutuu vähemmän ympäristöongelmia. Tällaisten koneiden tarkkuus on myös vaikuttanut siihen, kuinka paljon materiaalia tuotannossa hukkuu. Joitain käytännön esimerkkejä on olemassa, joiden perusteella yritykset voivat käyttää jopa 20–40 prosenttia vähemmän raaka-aineita kuin ennen, parannusten ansiosta. Hallitukset ympäri maailman ovat huomanneet tämän suuntauksen ja alkaneet tarjota kannustimia yrityksille siirtyä vihreämpään toimintaan. Vaikka uusien sääntöjen noudattaminen on edelleen tärkeää, monet valmistajat huomaavat säästävänsä samalla rahaa, vaikka säästöt eivät aina ole yhtä merkittäviä kuin luvattu.
Autoteollisuus on mukana suurissa muutoksissa laserleikkausteknologian ansiosta, erityisesti sähköautojen akkujen valmistuksessa. Valmistajat saavat nykyään huomattavasti parempia tuloksia sähköautojen akkujen laserhitsauksella, koska niiden tehokkuuden ylläpitämiseksi tarvitaan tarkkuutta. Olemme myös havainneet lisääntyvän kiinnostuksen käyttää lakeja autojen kevyempien osien valmistukseen. Kevyemmät komponentit tarkoittavat parempaa polttoaineenkulutusta ja alhaisempia päästötasoja. Katsokaa, mitä yritykset kuten Tesla ja BMW tekevät näinä päivinä. Molemmat ovat ottaneet käyttöön laserleikkausjärjestelmiä tehtävissään. Ne asettavat käytännössä trendejä vihreässä teknologiassa ja suorituskykyautoissa esimerkiksi kehittyneiden akkujen laserhitsausmenetelmien ja erikoiskoneiden kautta, jotka leikkaavat kumiosat erinomaisella tarkkuudella. Koko ala vaikuttaa siirtyvän kohti puhtaampaa valmistusta ja samalla rikkovan rajoja siinä, mitä ajoneuvot voivat tehdä.
Laserleikkaus on tullut välttämättömäksi 3D-tulostettujen osien viimeistelyssä ilmailuteollisuudessa, jossa tarkat mittasuhteet ovat erittäin tärkeitä FAA- ja EASA-säädösten vuoksi. Kun lentokoneen osia valmistetaan, jopa pienet poikkeamat voivat aiheuttaa suuria ongelmia myöhemmin. Siksi valmistajat luottavat laseriin, jotta tärkeät mitat saadaan oikeiksi tulostuksen jälkeen. Suuret nimet ilmailualalla, kuten Boeing ja Airbus, yhdistävät nykyään laserteollisuuden lisävalmistusjärjestelmiinsä. Boeingin tehtailla Everettissa, Washingtonissa, on ilmoitettu noin 30 %:n vähennyksestä materiaalihukassa sen jälkeen, kun hybridimenetelmä otettiin käyttöön. Vastaavasti Airbusin insinöörit Toulousessa ovat huomanneet, että laservalmistuksen yhdistäminen perinteisiin menetelmiin lyhentää tiettyjen siipikomponenttien valmistusaikaa lähes puoleen. Vaikka lämmön aiheuttaman vääntymisen ja materiaalien yhteensopivuuden kanssa on vielä haasteita, suurin osa asiantuntijoista on samaa mieltä siitä, että yhdistetyt teknologiat edustavat todellista edistysaskelia nykyaikaisessa lentokoneiden valmistuksessa.
Ennakoiva huolto, jota tukevat tekoälyjärjestelmät, muuttaa tapaa, jolla laserjärjestelmiä huolletaan. Nämä järjestelmät käyttävät monimutkaisia algoritmeja analysoidakseen käyttödataa ja ennustamaan milloin huolto on tarpeen, mikä auttaa laajentamaan laitteen käyttöikää. Teollisuuden tiedot osoittavat, että jotkut yritykset ovat saaneet huoltokustannuksiaan noin 20 % vähemmän siirryttyään kiinteiden huoltosuunnitelmien ulkopuolelle ja siirtyneet käyttämään tekoälypohjaisia lähestymistapoja. Monet valmistajat ovat jo ottaneet käyttöön tekoälyratkaisuja laserleikkausprosessien osalta. Esimerkiksi yksi tehdas ilmoitti säästäneensä tuhansia euroja korjauksiin liittyen samalla kun tuotanto on pysynyt jatkuvanä sujuvana ilman yllättäviä katkokset. Tämäntyyppinen eteenpäin katsova ajattelu sopii täydellisesti nykyaikaiseen älykkääseen valmistukseen, antaen yrityksille kilpailuedun nykyisessä nopeasti kehittyvässä teollisuusympäristössä, jossa automaatio jatkuvasti muuttaa toimintatapoja eri sektoreilla.
IoT-teknologian käyttö leikkauslaserkoneissa on todella muuttanut tehtaiden päivittäistä toimintaa. Näillä yhteydessä olevilla järjestelmillä operaattorit voivat seurata kaikkia toimintoja reaaliajassa ja tehdä tarvittavia säätöjä, jolloin koneet pysyvät suurimman osan ajasta toiminnassa. Viimeisimmän teollisuuskertomusten mukaan, yritykset jotka ovat panostaneet IoT-ratkaisuihin ilmoittavat noin 15 % paremmasta tuottavuudesta ja noin puolet vähemmän toimettomuudesta verrattuna perinteisiin järjestelmiin. Monet valmistavat tehtaat pitävät nykyään IoT:ää välttämättömänä osana nykyaikaisen tuotannon vaatimusten ylläpitämisessä. Mahdollisuus reagoida nopeasti ongelmiin tarkoittaa vähemmän viivästyksiä ja sulavampaa työnkulku kaikkialla. Tarkastelemalla todellisia tehdasalueita, voidaan havaita miten yritykset, jotka käyttävät näitä älykkäitä teknologioita, ovat saaneet irti enemmän tehokkuutta leikkauslaserjärjestelmistään ja koko tuotantolinjasta tehdyt joustavammiksi. Tällä hetkellä on selvää, että IoT ei enää vain paranna yksittäisiä prosesseja, vaan muokkaa koko valmistavien toimintorakenteita.
Femtosekunttikaiut muuttavat mikrovalmistuksen peliä ja antavat valmistajille lähes ihmeellisen tarkan tarkkuuden nanoalueella työskenneltäessä. Näitä erittäin nopeita kaiuttimia käytetään eri tavalla kuin vanhempia malleja, koska ne ampuvat äärimmäisen lyhyitä impulssseja, jotka eivät aiheuta paljoa lämmönsä vaurioita. Tämä tekee niistä erinomaisia työkaluja valmistettaessa pieniä, yksityiskohtaisia rakenteita, joita tarvitaan monissa edistetyissä sovelluksissa. Elektroniikka- ja lääketieteelliset alat hyötyvät erityisesti tästä tarkkuudesta. Otetaan esimerkiksi mikropiirit – ilman femtosekunttitekniikkaa piirien saattaminen juuri oikeiksi olisi lähes mahdotonta. Myös alan sisällä nähdään paljon kasvun mahdollisuuksia. Kun yritykset pyrkivät älykkäämpiin valmistusprosesseihin, näitä kaiuttimia tullaan todennäköisesti käyttämään yhä enemmän muun muassa sairaaloissa suoritettavissa herkissä silmätoimenpiteissä tai puolijohdetehtäissä, joissa on valmistettava yhä monimutkaisempia komponentteja. Markkinat vaikuttavat olevan valmiina vastaanottamaan femtosekunttikaiuttimien tarjoamat mahdollisuudet.
Additiivisen valmistuksen ja laserleikkausteknologian yhdistäminen luo jotain todella vallankumouksellista valmistusteollisuudelle. Mikä tekee näistä hybridijärjestelmistä erottuvia? Ne säästävät valtavasti aikaa ja antavat suunnittelijoiden kokeilla vapaammin muotoja ja rakenteita. Kun valmistajat yhdistävät 3D-tulostuksen kerroskerros-rakennusprosessin ja laserin tarkan tarkkuuden, voidaan valmistaa monimutkaisia osia, jotka olisivat olleet aiemmin liian monimutkaisia tai niiden valmistus ei olisi kannattanut kustannusten vuoksi. Otetaan esimerkiksi autoala. Autotehtaat ovat alkaneet hyödyntää näitä järjestelmiä tuotantolinjojen tehostamiseksi, jätteiden vähentämiseksi ja prototyyppien nopeammaksi valmistukseksi perinteisten menetelmien sijaan. Useimmat analyytikot uskovat, että hybridivalmistuksen laaja hyväksyntä eri sektoreilla tulee kohtapäätä. Kun yritykset etsivät keinoja kustannusten leikkaamiseen ja ympäristövaikutusten vähentämiseen, tämä vanhojen ja uusien valmistustekniikoiden yhdistäminen vaikuttaa siltä, että se muokkaa tulevaisuudessa tuotteiden valmistuksen tapaa.
