Kun suomalainen konepajaihminen kuulee sanan laserleikkaus, mieleen tulee iso levytyökeskus, useiden kilowattien laserlähde ja kuormalava valmiita ohutlevyosia. Se on täysin oikea mielikuva — mutta se on vain toinen puoli lasertyöstöstä.
Toisessa päässä on tarkkuusleikkaus, jossa kappale on kämmenellä, leikkausrako on kymmenesosamillimetrejä ja tärkeintä ei ole tonnit tunnissa vaan reunan laatu. Näitä kahta menetelmää verrataan usein keskenään, vaikka ne ratkaisevat eri ongelmaa. Tässä artikkelissa käydään läpi, mikä ero on ja milloin kumpaakin tarvitaan.
Kaksi eri lajia saman nimen alla
| Perinteinen levyleikkaus | Tarkkuus- ja mikrolaserleikkaus | |
|---|---|---|
| Tyypillinen teho | Useita kilowatteja | Sadoista watteista noin kilowattiin |
| Aihio | Suuret levyt, koko arkki | Pienet aihiot, yksittäiskappaleet, pyöreät osat |
| Tavoite | Läpimeno ja materiaalin hyötysuhde | Reunan laatu, tarkkuus ja toistettavuus |
| Kappaleet | Rakenneosat, kotelot, kiinnikkeet | Insertit, sapluunat, jouset, mikrokomponentit |
| Ostotapa | Yleensä alihankintana | Yleensä oma kone tuotannon rinnalla |
Ero ei ole kokoluokassa vaan tavoitteessa. Levyleikkaamo optimoi euroa per kappale isossa sarjassa. Tarkkuusleikkauksessa kysymys on siitä, syntyykö kappale ylipäätään ilman jälkityöstöä.
Kolme tapaa leikata
Polttoleikkaus: Leikkauskaasuna käytetään happea, joka reagoi materiaalin kanssa ja tuo prosessiin lisäenergiaa. Nopea ja tehokas, mutta leikkausreunaan jää oksidikerros.
Sulattava leikkaus: Kaasuna on inertti kaasu, tyypillisesti typpi tai argon, joka puhalletaan leikkausrakoon jopa noin 20 baarin paineella. Kaasu ei reagoi materiaalin kanssa, vaan puhaltaa sulan pois ja jäähdyttää reunan. Tuloksena on käytännössä oksidivapaa leikkausreuna. Menetelmä on oikea valinta silloin, kun kappaleen pitää kelvata ulkonäöltään sellaisenaan ilman jälkikäsittelyä — tai kun materiaalin muuttuminen leikkausreunassa ei ole hyväksyttävää, kuten hygienia- ja laboratoriosovelluksissa.
Remote- eli sublimaatioleikkaus: Leikkauskaasua ei käytetä lainkaan. Laser höyrystää materiaalia kerroksittain ja muodostaa hyvin ohuen leikkausraon. Tämä on ratkaisu ohuille ja herkille materiaaleille sekä komposiiteille, joissa kaasuavusteinen leikkaus tuottaisi ongelmia.
Sama kone voi hallita useampaa näistä. Se, mikä valitaan, riippuu materiaalista ja siitä, mitä reunalta vaaditaan.
Miksi skanneri muuttaa tilanteen
Tarkkuusleikkauksessa lasersädettä ei välttämättä liikuteta raskaalla portaalilla vaan galvo-skannerilla: kevyet peilit kääntävät sädettä, ei konetta. Kuitulaserin ja dynaamisen skannerin yhdistelmällä päästään yli 100 metrin ääriviivanopeuksiin minuutissa, myös monimutkaisissa muodoissa ja tiukoilla tarkkuusvaatimuksilla.
Tämä on koko menetelmän ydin. Kun massaa ei tarvitse kiihdyttää ja jarruttaa jokaisessa kulmassa, pienet ja yksityiskohtaiset muodot syntyvät nopeasti ilman että tarkkuudesta tingitään.
Mistä tarkkuus koneessa syntyy
Laserlähde ei yksin tee kappaleesta tarkkaa. Käytännössä ratkaisevat mekaniikka ja ohjaus:
- Värähtelemätön runko. Graniittinen konepeti antaa koneelle sen rauhan, jota tarkka ääriviiva vaatii.
- Lineaarimoottorit. Dynaaminen liike ilman välystä, myös nopeissa suunnanmuutoksissa.
- Automaattinen etäisyydensäätö. Polttopiste pysyy oikeassa kohdassa, vaikka aihio ei olisi täysin suora.
- Kamera-asemointi. Pienenkin kappaleen paikannus koneessa ja layoutin kohdistus siihen ilman erillisiä kiinnittimiä.
- Neljäs ja viides akseli. Ohjelmoitava jakopää mahdollistaa pyöreiden kappaleiden leikkauksen ja interpoloidun leikkuun.
Näiden yhdistelmä on syy siihen, miksi tarkkuusleikkauskone maksaa eri hinnan kuin sama teho isossa levykoneessa.
Milloin valita mikrolaserleikkaus ja milloin perinteinen levyleikkaus?
Tarkkuus- tai mikrolaserleikkaus, kun
- kappaleet ovat pieniä tai ohuita
- leikkausreunan pitää kelvata suoraan ilman jälkityöstöä
- muodot ovat monimutkaisia ja niitä on paljon pienellä alalla
- materiaali on herkkä, komposiitti tai muuten hankala
- kappaleet ovat pyöreitä tai kolmiulotteisia
- sarjat vaihtuvat usein ja asetusaika ratkaisee
Perinteinen levyleikkaus, kun
- aihiona on kokonainen levy
- ainevahvuudet ovat useita millimetrejä
- kappalemäärät ovat suuria ja geometria yksinkertainen
- kappale menee joka tapauksessa hitsattavaksi ja pintakäsiteltäväksi
- alihankinta on kokonaistaloudellisesti järkevin ratkaisu
Entä vesileikkaus ja lankakipinä?
Vesileikkaus ei tuota lämpövyöhykettä lainkaan ja hoitaa paksut aineet, mutta leikkausrako on leveämpi ja hienoimmat yksityiskohdat jäävät saavuttamatta. Lankakipinätyöstö on erittäin tarkka ja hoitaa paksutkin kappaleet, mutta se vaatii sähköä johtavan materiaalin ja on hidas.
Laserleikkauksen etu näiden välissä on nopeus pienissä ja monimutkaisissa muodoissa sekä se, että sama kone voi hoitaa myös merkkauksen ja kaiverruksen samassa asetuksessa.
Kumpaa tuotantonne oikeasti tarvitsee?
Jos leikkuutyö on tähän asti ostettu alihankintana ja pullonkaulaksi on muodostunut jälkityöstö tai toimitusaika pienissä erissä, oma tarkkuusleikkauskone kannattaa laskea läpi. Jos taas kyse on isoista levyistä ja yksinkertaisista muodoista, alihankinta on todennäköisesti edelleen oikea vastaus.
Scalar auttaa arvioimaan, kumpaan luokkaan teidän kappaleenne kuuluvat ja mitä kone maksaa koko elinkaaren yli. Ota yhteyttä asiantuntijoihimme ja käydään kappaleet läpi.
Usein kysytyt kysymykset
Kuinka ohutta materiaalia laserilla voi leikata?
Käytännön alaraja tulee vastaan materiaalin ja menetelmän yhdistelmästä. Erittäin ohuille ja herkille materiaaleille käytetään remote-leikkausta, jossa leikkauskaasua ei tarvita lainkaan.
Miksi typpi maksaa niin paljon enemmän kuin happi?
Sulattavassa leikkauksessa inerttiä kaasua kuluu paljon ja paine on korkea. Vastineeksi reuna on oksidivapaa eikä vaadi jälkikäsittelyä — kokonaiskustannus ratkeaa siitä, tarvitaanko jälkityötä vai ei.
Voiko samalla koneella leikata metallia ja muovia?
Usein voi, mutta parametrit ja usein myös laserlähde ovat eri. Kannattaa määritellä materiaalikirjo ennen konevalintaa, ei sen jälkeen.
Sopiiko tarkkuuslaserleikkaus sarjatuotantoon?
Sopii. Kamera-asemointi ja ohjelmoitavat asetukset tekevät kappaleenvaihdosta nopeaa, ja tulos toistuu kappaleesta toiseen.