×
เลเซอร์ได้เปลี่ยนแปลงกระบวนการทำงานในโรงงานอุตสาหกรรมไปอย่างสิ้นเชิง เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะตัวที่เกี่ยวข้องกับแสง หลักการสำคัญที่ทำให้เลเซอร์มีประสิทธิภาพสูงมากคือ การขยายแสง (amplify light) การให้แสงสีเดียว (monochromatic) การที่คลื่นแสงสอดประสานกัน (coherent) และการที่แสงมีทิศทางแน่นอน (directional) คุณสมบัติทั้งหมดนี้ทำให้เลเซอร์กลายเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์อย่างยิ่งในหลายอุตสาหกรรม เมื่อพูดถึงแสง monochromatic หมายถึงแสงที่มีความยาวคลื่นสีเดียว ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถกำหนดจุดที่ต้องการตัดหรือเชื่อมโลหะได้อย่างแม่นยำ ส่วนคุณสมบัติ coherent หมายถึงคลื่นแสงเล็กๆ ทั้งหมดจัดแนวให้สอดคล้องกัน ทำให้ลำแสงมีความเข้มข้นและแรงมากยิ่งขึ้น ส่วน directionality คือคุณสมบัติที่ทำให้ลำแสงเลเซอร์ไม่กระจายตัวขณะเคลื่อนที่ ดังนั้นแม้จะทำงานในระยะไกล พลังงานก็ยังคงความแม่นยำสูงบนพื้นผิวที่ต้องการใช้งาน
การนำอุปกรณ์เลเซอร์มาใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตอย่างมาก เลเซอร์มีบทบาทสำคัญในงาน เช่น การตัดโลหะ การเชื่อม การทำความสะอาดพื้นผิว และการแกะสลัก ซึ่งความแม่นยำและความเร็วเป็นสิ่งสำคัญ บทบาทของเลเซอร์ในอุตสาหกรรม เช่น อิเล็กทรอนิกส์ ออโตโมทีฟ และอวกาศ ไม่อาจปฏิเสธได้ เพราะช่วยปรับปรุงกระบวนการทำงานและลดการสูญเปล่าของวัสดุ
ระบบเลเซอร์มีความโดดเด่นเพราะทำงานได้รวดเร็ว มีความแม่นยำสูง และสามารถรับมือกับงานหลากหลายประเภท ตัวอย่างเช่น เครื่องทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์สำหรับโลหะ ซึ่งเครื่องจักรเหล่านี้สามารถสร้างรอยทำเครื่องหมายและโค้ดที่มีความแม่นยำสูงมาก ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้ผลิตจำเป็นต้องใช้ในการติดตามสินค้าตลอดสายการผลิต เหมาะสมกับงานเชื่อมเครื่องประดับเช่นกัน ซึ่งเทคโนโลยีเลเซอร์ช่วยให้ช่างสามารถทำงานที่มีรายละเอียดสูงได้ โดยไม่ทำให้ชิ้นงานที่บอบบางเสียรูปหรือละลาย ด้วยคุณสมบัติที่รวมกันของความเร็ว ความแม่นยำ และความยืดหยุ่นนี้ โรงงานอุตสาหกรรมจำนวนมากจึงพึ่งพาเทคโนโลยีเลเซอร์อย่างหนัก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและลดข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้น ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ต่างเห็นพ้องว่า หากปราศจากเทคโนโลยีเลเซอร์ การผลิตในระดับประสิทธิภาพปัจจุบบันคงจะเป็นไปไม่ได้
การผลิตเปลี่ยนไปมากด้วยเครื่องจักรเลเซอร์ เพราะมันให้ความแม่นยำสูงมากจนของเสียลดลง และคุณภาพสินค้าเพิ่มขึ้น เทคนิคลับคืออะไร? เทคนิคการมาร์คและสลักด้วยเลเซอร์สามารถสร้างลวดลายที่ละเอียดอ่อนโดยแทบไม่สูญเสียวัสดุเลย งานวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าเครื่องจักรเหล่านี้รักษาระดับความแม่นยำได้ตลอดการผลิตทั้งหมด ซึ่งเรื่องนี้สำคัญมากสำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องทำงานกับชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ที่แม้แต่ข้อผิดพลาดเล็กน้อยก็อาจทำให้สินค้าทั้งล็อตเสียหายได้ บริษัทที่ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์รายงานว่ามีข้อบกพร่องลดลง และได้รับความพึงพอใจจากลูกค้ามากขึ้น เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม
การประหยัดเงินเป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบที่แท้จริงเมื่อผู้ผลิตนำเทคโนโลยีเลเซอร์เข้ามาใช้ในกระบวนการผลิตของตน เลเซอร์ใช้ทรัพยากรทางวัตถุดิบได้น้อยกว่าวิธีการแบบดั้งเดิมมาก และสามารถทำให้กระบวนการส่วนใหญ่ทำงานอัตโนมัติ ซึ่งจะช่วยลดความจำเป็นในการใช้แรงงาน ทำให้บริษัทลดค่าใช้จ่ายทั้งในส่วนวัสดุสิ้นเปลืองและค่าแรงงาน ความเร็วในการผลิตที่เพิ่มขึ้นจากเครื่องเลเซอร์ก็มีความสำคัญอย่างมากต่อโรงงานที่ผลิตชิ้นส่วนยานยนต์หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ เมื่อกระบวนการผลิตดำเนินไปได้รวดเร็วขึ้น พวกเขาสามารถผลิตสินค้าได้มากขึ้นในแต่ละวัน จากรายงานอุตสาหกรรมเมื่อปีที่แล้ว โรงงานที่เปลี่ยนมาใช้ระบบเลเซอร์สามารถลดปริมาณวัสดุสิ้นเปลืองและค่าแรงงานได้ประมาณ 30% ภายในหกเดือน การส่งมอบงานที่รวดเร็วขึ้นนี้ทำให้ธุรกิจไม่เพียงแค่ประหยัดเงินในระยะสั้น แต่ยังเพิ่มกำไรในระยะยาวอีกด้วย
อุปกรณ์เลเซอร์ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถดำเนินการตามแนวทางการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยการลดมลพิษและประหยัดพลังงาน การทำงานของเลเซอร์ที่ใช้แสงที่มีความเข้มข้นสูงแทนการสัมผัสด้วยวัตถุ ทำให้เกิดของเสียที่เป็นอันตรายลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ ระบบเลเซอร์ยังมีประสิทธิภาพสูงในการใช้พลังงานอีกด้วย โรงงานหลายแห่งรายงานว่าค่าไฟฟ้าลดลงถึง 30% หลังจากเปลี่ยนมาใช้อุปกรณ์เลเซอร์แทนเครื่องมือแบบดั้งเดิม สำหรับโรงงานที่พยายามปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม พร้อมทั้งตอบสนองความต้องการของลูกค้าในปัจจุบัน สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างมาก และพูดง่ายๆ ใครล่ะจะไม่ชอบการประหยัดเงินในขณะที่ช่วยรักษาโลกไปพร้อมกันด้วย นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเลเซอร์จึงกลายมาเป็นส่วนสำคัญของการผลิตในอุตสาหกรรมต่างๆ ในปัจจุบัน
อุปกรณ์เลเซอร์ได้กลายเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปในหลายภาคส่วน เช่น อุตสาหกรรมการบินและยานอวกาศ รวมถึงการผลิตยานยนต์ เนื่องจากให้ความแม่นยำสูงเมื่อต้องจัดการกับรูปร่างที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่น ในสายการผลิตเครื่องบิน เครื่องตัดเลเซอร์เหล่านี้ช่วยในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์และโครงสร้างต่าง ๆ ที่มีรายละเอียดสูง ขณะเดียวกันยังช่วยลดของเสียจากวัสดุให้น้อยที่สุด เมื่อพิจารณาถึงการผลิตรถยนต์ เลเซอร์สามารถตัดโลหะหนา ๆ ที่ใช้สำหรับประตูและโครงสร้างตัวถังรถได้อย่างรวดเร็ว การใช้เลเซอร์ยังช่วยเพิ่มความเร็วในสายการประกอบ และเปิดโอกาสให้ใช้กระบวนการอัตโนมัติมากขึ้น ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในระยะยาว
เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งและการสลักมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความปลอดภัยและการติดตามผลิตภัณฑ์ตลอดห่วงโซ่อุปทาน ปัจจุบันระบบการสลักด้วยเลเซอร์ได้รับความนิยมแพร่หลาย เนื่องจากสามารถสร้างลวดลาย ข้อความ หรือโลโก้บริษัทที่คงทนถาวรบนพื้นผิววัสดุหลากหลายประเภท ซึ่งช่วยให้การระบุชิ้นส่วนทำได้แม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่ความผิดพลาดอาจนำมาซึ่งความอันตราย เช่น การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ หรือสายการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ ความถาวรของเครื่องหมายเหล่านี้ยังช่วยให้บริษัทสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดต่าง ๆ และติดตามรายการสินค้าแต่ละชิ้นตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตไปจนถึงการใช้งานจริง นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ที่มีเครื่องหมายระบุอย่างชัดเจน มักจะมีมูลค่าในตลาดสูงกว่า เนื่องจากผู้บริโภคสามารถรับรู้และรู้สึกมั่นใจในสิ่งที่ตนเองได้รับ
เมื่อพูดถึงการเชื่อมโลหะ เลเซอร์ได้แสดงให้เห็นแล้วว่ามีประสิทธิภาพเหนือกว่าวิธีการแบบดั้งเดิมมาก โดยเฉพาะในเรื่องความแข็งแรงของรอยต่อและการยึดเกาะที่ดีกว่า ผู้ผลิตรถยนต์และบริษัทอุตสาหกรรมการบินและอวกาศต่างชื่นชอบเทคโนโลยีการเชื่อมเลเซอร์ เนื่องจากสามารถให้รอยเชื่อมที่แม่นยำและแข็งแรงในระดับที่ไม่มีเทคโนโลยีอื่นเทียบเท่า ตัวอย่างเช่น โครงรถที่ต้องออกแบบมาเพื่อรับแรงกระแทกจากการชนและทนต่อการใช้งานประจำวัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถสร้างจุดเชื่อมที่มีความทนทานสูงโดยไม่ทำให้โลหะบิดงอหรือเสียรูปมากนัก ซึ่งหมายความว่ารถยนต์ที่ออกจากไลน์การผลิตมามีความปลอดภัยสูงขึ้น แนวโน้มที่เห็นได้ชัดเจนในอุตสาหกรรมการผลิตคือการเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีเลเซอร์แทนวิธีการแบบเดิม ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นเพียงเพราะความนิยมชั่วคราว แต่เป็นเพราะการพัฒนาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่เห็นได้จริง ซึ่งสามารถตอบสนองมาตรฐานที่เข้มงวดในปัจจุบัน ทั้งในด้านประสิทธิภาพและการใช้งานระยะยาว
ในกระบวนการผลิต จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรเลเซอร์ที่แตกต่างกันออกไปตามลักษณะงานที่ต้องการ โดยอุปกรณ์หลักๆ ที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายคือ เลเซอร์ไฟเบอร์ (Fiber Lasers) และเลเซอร์ CO2 เลเซอร์ไฟเบอร์ในปัจจุบันได้รับความนิยมมาก เนื่องจากให้พลังงานสูงแต่ยังคงมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานอยู่ในระดับที่ดี นอกจากนี้ ยังสามารถทำงานที่ต้องการความแม่นยำสูงได้อย่างยอดเยี่ยม จึงเหมาะสำหรับงานต่างๆ เช่น การทำเครื่องหมายอย่างรวดเร็ว การตัดแผ่นโลหะ หรือการสลักลวดลายลงบนชิ้นส่วนต่างๆ อุตสาหกรรมส่วนใหญ่จึงนิยมใช้เครื่องเลเซอร์ประเภทนี้ จุดเด่นอีกอย่างหนึ่งของเลเซอร์ไฟเบอร์คือขนาดที่เล็กกว่าเครื่องแบบอื่นๆ ซึ่งช่วยให้โรงงานสามารถติดตั้งเข้ากับไลน์การผลิตเดิมได้อย่างสะดวกโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนอะไรมากมาย ปัจจุบันโรงงานผลิตที่ทันสมัยส่วนใหญ่มักจะมีระบบเลเซอร์ไฟเบอร์อย่างน้อยหนึ่งระบบอยู่ในการดำเนินงาน
เลเซอร์ CO2 นั้นเหมาะมากสำหรับใช้กับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น พลาสติกและไม้ โดยการทำงานนั้นอาศัยการกระตุ้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เกิดเป็นลำแสงเลเซอร์ที่มีกำลังสูง ซึ่งสามารถตัดวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังสามารถสลักได้อีกด้วย ผู้ผลิตป้าย ผู้ผลิตเฟอร์นิเจอร์ และบริษัทผลิตบรรจุภัณฑ์ต่างใช้เลเซอร์ประเภทนี้มานานหลายปีแล้ว เนื่องจากมันทำงานได้ดีกว่าทางเลือกอื่นๆ ในการจัดการวัสดุหลากหลายชนิด โดยไม่เสียความแม่นยำหรือความเร็ว นอกเหนือจากการตัดพื้นฐานแล้ว เครื่องจักรเหล่านี้ยังสามารถทำสิ่งที่น่าประทับใจได้อีกมากมาย เช่น การเชื่อมชิ้นส่วนบางอย่างเข้าด้วยกัน หรือการขึ้นรูปวัสดุในแบบที่เป็นไปไม่ได้เลยหากใช้วิธีอื่น และที่น่าสนใจไปกว่านั้น โรงงานผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์บางแห่งยังพึ่งพาเลเซอร์ CO2 เพื่อทำงานผลิตที่มีความสำคัญอีกด้วย ความจริงที่ว่าเลเซอร์เหล่านี้ปรับตัวได้ง่ายกับวัสดุหลากหลายชนิดจึงอธิบายได้ว่า ทำไมโรงงานอุตสาหกรรมจำนวนมากจึงไม่สามารถดำเนินการได้อย่างเหมาะสมหากปราศจากเลเซอร์ประเภทนี้
ในอนาคต เทคโนโลยีเลเซอร์ในอุตสาหกรรมการผลิตกำลังจะมีการพัฒนาขั้นสูงอย่างมาก โดยเฉพาะในส่วนของตัวเลเซอร์เองและระบบควบคุม เราได้เห็นเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและมีกำลังแรงมากขึ้นเริ่มออกสู่ตลาด ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถตัดวัสดุได้อย่างแม่นยำมากขึ้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนการผลิตและเปิดโอกาสใหม่ๆ ให้กับผู้ผลิตในการทำสิ่งที่ไม่เคยทำได้มาก่อน ในเวลาเดียวกัน การพัฒนาระบบควบคุมที่ดีขึ้นยังทำให้เครื่องจักรสามารถทำงานได้อย่างแม่นยำสูงและดำเนินการโดยอัตโนมัติเกือบทั้งหมด การรวมเทคโนโลยีทั้งสองด้านนี้เข้าด้วยกันอาจเปลี่ยนแปลงกระบวนการทำงานในโรงงานอุตสาหกรรมหลายประเภท อุตสาหกรรมยานยนต์ได้รับนำเทคโนโลยีเหล่านี้ไปใช้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ผู้ผลิตสินค้าอิเล็กทรอนิกส์ชื่นชอบความสามารถในการทำงานที่ละเอียดอ่อน ส่วนอุตสาหกรรมการบินและอวกาศก็ให้การยอมรับทั้งความแม่นยำและความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งวิธีการแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้
อุปกรณ์เลเซอร์ในปัจจุบันมีการนำไปใช้ในหลากหลายสถานที่ที่น่าสนใจ โดยเฉพาะในภาคส่วนหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ เมื่อโรงงานต่างๆ มีความอัจฉริยะมากขึ้นทุกที เลเซอร์จึงกลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ เนื่องจากความแม่นยำที่มีอยู่และความน่าเชื่อถือที่คงที่ตามระยะเวลาที่ใช้งาน มาดูสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อรวมการประมวลผลด้วยเลเซอร์เข้ากับหุ่นยนต์ ทันใดนั้นเครื่องจักรเหล่านี้สามารถจัดการงานที่ซับซ้อนซึ่งปกติแล้วต้องใช้มือคน เช่น การสลักลวดลายละเอียดบนพื้นผิว หรือการทำเครื่องหมายบนผลิตภัณฑ์ให้คงอยู่ถาวร และยังมีการใช้งานเฉพาะทางอื่นๆ อีกมากมาย เช่น การเชื่อมชิ้นงานเครื่องประดับที่บอบบาง หรือการใช้เลเซอร์เส้นใยในการทำเครื่องหมายบนชิ้นส่วนโลหะต่างๆ ซึ่งกำลังเปิดตลาดใหม่ทั้งหมด แอปพลิเคชันเฉพาะทางเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงแค่ทฤษฎีเท่านั้น ผู้ผลิตในหลากหลายอุตสาหกรรมต่างได้รับประโยชน์จริงในด้านคุณภาพของผลิตภัณฑ์และความเร็วในการผลิต
อุปกรณ์เลเซอร์มอบความแม่นยำ ความคุ้มค่าทางต้นทุน และประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม มันลดขยะ เพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์ และลดต้นทุนการผลิตเนื่องจากใช้วัสดุสิ้นเปลืองและแรงงานน้อยลง
อุปกรณ์เลเซอร์ใช้สำหรับตัดชิ้นส่วนที่ซับซ้อน การเชื่อม และการประทับในอุตสาหกรรมเหล่านี้ โดยสามารถรับประกันความแม่นยำสูงและลดเศษวัสดุที่เหลือทิ้ง
เลเซอร์เส้นใยและเลเซอร์ CO2 ถูกใช้อย่างแพร่หลาย โดยเลเซอร์เส้นใยเหมาะสำหรับโลหะ และเลเซอร์ CO2 เหมาะสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น พลาสติกและไม้
เลเซอร์ทำงานด้วยพลังงานแสงที่มีโฟกัสโดยไม่มีการสัมผัสทางกายภาพ ทำให้เกิดมลพิษน้อยกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม
คาดว่าจะมีการปรับปรุงในแหล่งกำเนิดเลเซอร์และระบบควบคุม ซึ่งจะมอบความแม่นยำที่มากขึ้น ต้นทุนที่ลดลง และเพิ่มความสามารถในการปรับแต่งและความมีประสิทธิภาพในการผลิต
