Dūmų filtrai veikia kaip pirmoji barjero linija, neleidžianti ore esančioms dalelėms trikdyti lazerinio žymėjimo mašinų tikslumo. Mažos dalelės, apie 0,3 mikrono dydžio, tokios kaip metalų oksidai ir plastikų likučiai, linkę kauptis ant svarbių dalių, tokių kaip lęšiai ir galvanometrinės komponentės. Tai sukelia problemas, tokias kaip drumstos lęšių būklė ir prastai sutelkti spinduliai. Pagal prieš metus paskelbtus tyrimus, įmonės, kurios įdiegė HEPA klasės filtrus, pažymėjo apie 62 procentų mažiau optinių dalių pakeitimų nei vietos be jokios filtracijos. Yra dar viena problema. Kai medžiagos garuojamos per operaciją, šie likučiai pateks į sistemos judančias dalis. Tai sukuria papildomą trintį guoliuose, kartais padidėjusiai iki 27 procentų pagal 2022 metų Ponemon instituto tyrimus. Padidėjusi trintis sukelia greitesnį mašinų nublizgimą ir galiausiai reiškia, kad įrenginiai trunka trumpiau nei turėtų.
| Užteršimo klasė | Pradinių medžiagų | Operacinis poveikis |
|---|---|---|
| Metaliniai nanodalelės | Aliuminio, nerūdijančiojo plieno | Veidrodžių atspindžio praradimas (≥15% per 500 valandų) |
| Polimerų dūmai | ABS, polikarbonatas | Fokusavimo lęšių nuosėdos (– žymėjimo greitis 22%) |
| Ceraminis dulkių | Anodiniai sluoksniai | Abrazyvinis dilis ant purkštukų komponentų |
Šie teršalai pablogina žymėjimo tikslumą ir verčia operatorius padidinti lazerio galią, kad būtų kompensuotas spindulio slopinimas, todėl didėja energijos suvartojimas ir eksploatacinių medžiagų kaina.
Pagal naujausius 2023 m. pramonės duomenis, įrenginiai, kurie pereina prie daugiapakopės filtravimo sistemos, tarp nepageidaujamų techninės priežiūros patikrų išlaiko apie 40 procentų ilgesnį laiką. Vienos gamyklų patirtis per devynis mėnesius buvo tokia, kad ji išbandė hibridinį HEPA ir aktyvuoto anglies filtrų naudojimą. Šie filtrai toliau užfiksavo daleles beveik 99,97 procentų efektyvumu daugiau nei 1 200 valandų iš eilės, todėl gamyba nebuvo stabdoma dėl spindulių kliūčių. Be to, kai gamyklų pradeda naudoti išmaniąją filtrų būklės stebėseną naudojant IoT technologijas, įvyksta kažkas įdomaus. Jos iš tikrųjų sumažina netikėtas sustojimus apie 31 procentą. Kaip? Sistema įspėja operatorius, kai filtrai artėja prie soties taško, suteikiant laiko juos pakeisti dar prieš visiškai sugedant viskam.
Aukštos efektyvumo dalelių oro (HEPA) ir aktyvuoto anglies filtrai dirba papildomai valdant garus, susidariusius žymėjant lazeriu. HEPA filtrai sulaiko 99,97 % dalelių ≥0,3 mikronų (EPA 2024), todėl jie yra ideali as metalo ir keramikos taikymo. Aktyvuoto anglies filtrai specializuojasi adsorbuojant organinius garus ir kvapus, susidariusius apdorojant plastiką arba polimerus.
| Filtra tipas | Tinkamiausias | Efektyvumas | Priežiūros ciklas |
|---|---|---|---|
| HEPA | Dalelių gausiai operacijoms | 99,97 % @ 0,3 μm | 6–9 mėnesiai |
| Aktyvuota anglis | JAV/cheminių garų šalinimas | 95 % organinių junginių | 4–6 mėnesiai |
Nuoseklus HEPA ir aktyvuoto anglies konfigūracija suteikia matomą našumo padidėjimą:
12 mėnesių tyrimas, kurio metu buvo analizuota 37 lazerinio ženklinimo mašinų, parodė, kad hibridinės filtravimo sistemos:
Šių dienų garų filtrai yra sujungti su apkrovos jutikliais, kurie stebi, kiek dulkių kaupiasi viduje, remiantis slėgio skirtumais ir oro srauto greičiais. Turėdami šią informaciją, techninio aptarnavimo darbuotojai gali keisti filtrus, kai jie užpildyti apie 85–90 procentų, o ne remtis laiko intervalais. Pagal 2023 metų Tarptautinės gamybos technologijų asociacijos atliktą tyrimą, toks požiūris sumažina ankstyvą filtrų keitimą maždaug trečdaliu. Kai šie išmanieji sistemos nustato, kad pasiektos ribinės reikšmės, jos siunčia įspėjimus gamyklų personalui, kad galėtų planuoti pakeitimus per įprastas prastovų dienas, o ne staigiai stabdyti operacijas dėl avarinio remonto.
Prie interneto prijungtos lazerinio ženklinimo sistemos pradeda integruoti išmaniųsias filtrų sistemas, kurios siunčia tiesioginę našumo informaciją į centrinės stebėjimo ekranus. Naudojant tokią konfigūraciją, gamybos vadovai gali stebėti, kaip filtrai veikia prie skirtingų mašinų, ir laiku pastebėti tuos, kurie veikia netinkamai, dar prieš jie pradėtų veikti ženklinimo kokybę. Atsižvelgiant į 2024 metų tyrimus, įmonės pastebėjo, kad jų problemų sprendimo laikas sumažėjo beveik 30 %, o elektros sąnaudos sumažėjo apie 18 % dėl geresnio oro srauto valdymo visoje sistemoje.
Įmonės visame pasaulyje pradeda išbandyti dirbtinio intelekto sistemas, kurios analizuoja, kaip laikui bėgant veikė filtrai, taip pat tokius veiksnius kaip medžiagos, kurias jie perdirba, ir jų lazerių galios lygmenis. Įmonės, kurios pradėjo naudoti šias sistemas anksti, pastebėjo, kad netikėtų gedimų atsiranda maždaug dvigubai mažiau, nes šios protingos sistemos iš anksto užsako naujus filtrus už tris dienas iki numatomo gedimo. Įdomu tai, kaip tai deri prie bendresnės pramoninių filtrų kraštinių skaičiavimų (edge computing) nuotraukos. Kai apdorojimas atliekamas pačiame įrenginyje, o ne viskas siunčiama į debesį, prognozės dažniausiai pasiekia 94 procentų tikslumo ribą. Kai kurios naujesnės sistemos net gali koreguoti filtrų nustatymus, kol mašinos yra veikiančios būklės – pagal pradinius bandymus tai sumažino pavojingas daleles apie 40 procentų lazerinės gamybos įrenginiuose, kur iki šiol buvo integruotas dirbtinis intelektas.
Teršalai, tokie kaip metalo nanodalelės, polimerų garai ir keramikos dulkės, gali pabloginti lazerinio ženklinimo tikslumą ir efektyvumą.
HEPA filtrai sulaiko 99,97 % dalelių medžiagos, tokios kaip metalo ir keramikos dalelės, o aktyvuoto anglies filtrai sugeria organinius garus, atsirandančius apdorojant plastiką.
Daugiapakopis filtravimas sumažina filtro užsikimštį, pailgina filtro tarnavimo laiką ir leidžia ilgiau dirbti tarp filtrų keitimų.
Išmieji garų filtrai naudoja jutiklius, kurie stebi dulkėtumo kaupimąsi, todėl filtrai gali būti keičiami laiku, prieš pasiekiant sovimo ribą, sumažinant prastovas.
