یکی از جدید‌ترین فناوری‌ها و نوآوری‌های موجود در بخش لیزر، لیزر سه بعدی است. در این فناوری با توجه به اصول لیزر و ترکیب آن با فناوری سه بعدی، اجسامی در حجم انبوه، با اشکال پیچیده و با دقت بالا به تولید می‌‌رسانند که این اجسام یا اشیاء ماهیت سه بعدی دارند.
در این مطلب از شرکت روتک به بررسی الگو ساخت این اشیاء، آشنایی با تکنولوژی لیزر سه بعدی و بررسی بخش‌های مختلف دیگر درباره این سیستم می‌پردازیم، بنابراین اگر قصد دارید تا با نحوه چگونگی و عملکرد لیزرهای سه بعدی بیشتر آشنا شوید تا انتها همراه ما باشید.
معرفی دستگاه لیزر سه بعدی یا 3D
برای آشنایی و شناخت با دستگاه لیزر سه بعدی در ابتدا باید به معرفی این دستگاه بپردازیم. دستگاه لیزر سه بعدی که امکان ساخت اشیاء سه بعدی را با استفاده از دستگاه لیزر فراهم کرده است، یک فناوری جدید و پیشرفته است که امکان ساخت و تهیه اجسام سه بعدی یا 3D را فراهم می‌کند.
دقت و قدرت این دستگاه بسیار قابل توجه است به طوری که این دستگاه با بکارگیری امواج لیزری لایه‌های متنوعی از مواد را به صورت دقیق و پیوسته ترکیب کرده تا در نهایت شکل سه بعدی شکل بگیرد. البته توجه داشته باشید که علاوه بر تولید اشیاء سه بعدی از دستگاه لیزر برای تولید اجسام سخت و پیچیده نیز استفاده می‌شود.
امروزه از این فناوری پرکاربرد و مفید در بخش‌های مختلف صنعتی و غیر صنعتی از جمله، صنعت ساختمان سازی و عمران، صنعت پزشکی، طراحی محصولات، صنعت خودروسازی، جواهر سازی، بخش هوا و فضا، الکترونیک و … استفاده می‌شود.
از آنجایی که دقت و سرعت بالایی در این دستگاه وجود دارد و امروزه به عنوان یکی از مبتکرانه‌ترین روش‌ها از آن یاد می‌شود از دستگاه لیزر سه بعدی می‌توان به عنوان انقلابی جدید در پیشرفت لیزر و طراحی قطعات یاد کرد چرا که این فناوری نقش مهمی در تسهیل فرآیند طراحی و تولید اشیاء سفارشی، جدید و نوآورانه دارد.
در فرآیند ساخت اشیاء سه بعدی با این دستگاه در ابتدا مدل سه بعدی مورد نظر از طریق نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی ساخته و سپس دستگاه لیزر سه بعدی با استفاده از امواج لیزری، لایه‌های مواد را به صورت دقیق و پیوسته بر روی یک سطح ساخت می‌دهد. هر لایه پس از ساخته شدن، به لایه بعدی متصل شده تا در نهایت شیء سه بعدی نهایی و مورد نظر شکل بگیرد.
برش لیزر فایبر سه بعدی چیست؟
برش لیزر فایبر سه بعدی یک تکنولوژی کاربردی، جدید و پیشرفته است که برای برش و برش اشیاء سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش با استفاده از لیزرهای فایبر که از طریق یک الیاف نوری به شدت بالا، انرژی لیزر را تحت فشار قرار می‌دهد و باعث می‌شود تا مواد را با دقت و سرعت بالا برش کند.
برش لیزر فایبر سه بعدی با استفاده از الیاف نوری، امکان برش اشیاء سه بعدی را فراهم کرده که این اتفاق باعث شده تا قابلیت برش روی مواد مختلفی از جمله چوب، فلزات، پلاستیک‌ها و … نیز راحت‌تر اتفاق بیفتد.
فرآیند برش لیزری سه بعدی فلزات چگونه است؟
به طور کلی فرآیند برش لیزری سه بعدی فلزات عبارتند از:
- طراحی و برنامه ریزی: در ابتدا باید قطعه مورد نظر را با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی مدل‌سازی کرد و سپس با برنامه‌ریزی مسیر حرکت لیزر بر روی قطعه انجام داد. در این مرحله باید پارامترهای لیزری از جمله توان لیزر، سرعت برش و فاصله بین نقاط برش و سایر پارامترهای مربوط به دستگاه برش لیزری بررسی شود.
- آماده‌سازی قطعه: پیش از شروع فرآیند، باید قطعه فلزی مدنظر برای برش را آماده کنید. این مرحله شامل تمیز کردن سطح قطعه، تثبیت قطعه در دستگاه برش است و ممکن است شامل اعمال روش‌های حفاظتی برای جلوگیری از انتقال حرارت زیاد به قطعه و تغییر خواص آن باشد.
- اجرای برش لیزری: پس از آماده کردن قطعه، دستگاه برش لیزری به طور خودکار برنامه‌ریزی شده را اجرا می‌کند. لیزر به طور دقیق روی قطعه فلزی متمرکز و انرژی لیزری را به آن قطعه منتقل می‌کند. این انرژی باعث انجام برش و جدا شدن قطعه از ماده فلزی می‌شود.
- کنترل و بررسی: در هنگام اجرای فرآیند، سیستم کنترلی دستگاه برش لیزری پارامترهای مربوط به برش را کنترل می‌کند. این پارامترها عبارتند از کنترل توان لیزر، سرعت حرکت لیزر، فاصله بین نقاط برش و … . توجه داشته باشید که حتما در این مرحله کیفیت برش و دقت ابعاد قطعه بررسی می‌شود.
- پرداخت: پس از اتمام عملیات برش، قطعه فلزی از دستگاه برش خارج کرده و امکانات پرداخت مانند تمیز کردن قطعه، بررسی دقت ابعادی قطعه و اعمال هرگونه پردازش نهایی بر روی قطعه (مانند حذف نقاط اضافی، تمیز کردن حواشی برش و …) را در نظر بگیرید.
برش لیزری سه بعدی با زاویه 45 و 60 درجه
استفاده از زوایای مختلف برای برش لیزری سه بعدی به توجیه‌های مختلفی از جمله نوع ماده، ضخامت قطعه و نیازهای طراحی و … وابسته است. البته توجه داشته باشید که برای انتخاب زاویه مناسب، مشاوره با متخصصان و مهندسان مجرب در این زمینه توصیه می‌شود. معمولا از زوایای برش 45 و 60 برای برش لیزری سه بعدی قطعات به عنوان زوایای برش استاندارد برای برخی از مواد مورد استفاده می‌شود:
بررسی زاویه 45 درجه:
– با استفاده از لیزر در زاویه 45 درجه، قطعه به دو قسمت مساوی تقسیم می‌شود.
– این زاویه برای برش موادی مانند فلزات، چوب، پلاستیک کاربردی است.
– برش با این زاویه می‌تواند برای ایجاد اتصالات قوی و دقیق بین قطعات استفاده شود.
بررسی زاویه 60 درجه:
– با استفاده از لیزر در زاویه 60 درجه، قطعه به دو قسمت با نسبت 1:2 تقسیم می‌شود.
– این زاویه برای برش موادی مانند فایبرگلاس، فوم، کاغذ و سایر مواد استفاده می‌شود.
– برش با این زاویه می‌تواند برای ایجاد اتصالات قوی و استحکام بالا در قطعات استفاده شود.
معرفی کاربردی‌ترین فلزات در برش لیزری سه بعدی
برش لیزری سه بعدی قابلیت انجام شدن روی انواع فلزات را دارد. این فناوری به دلیل دقت بالا و قابلیت برش در ضخامت‌های مختلف، برای برش لیزری سه بعدی فلزات مختلف کاربرد دارند. مهم‌ترین این فلزات عبارتند از:
- فلزات نرم: برش لیزری برروی فلزات نرمی از جمله آلومینیوم، مس و آهن را با دقت و سرعت بالا انجام شود. از این تکنولوژِ برای تولید قطعات الکترونیکی، قطعات خودرو و قطعات صنعتی و … استفاده می‌شود.
- فلزات سخت: برش لیزری سه بعدی بر روی فلزات سختی مانند فولاد کربنی و تیتانیوم نیز کاربردی باشد. از این تکنولوژی در صنایعی مثل هوافضا، خودروسازی و صنایع ساختمانی به عنوان یک روش دقیق و کارآمد برای تولید قطعات پیچیده استفاده می‌شود.
- فلزات ضد زنگ: روش برش لیزر سه بعدی برای برش فلزات ضد زنگ مانند استیل ضد زنگ را نیز دارد. این فناوری می‌تواند در صنایع مرتبط با غذا، پزشکی و … کاربردی باشد.
برش لیزری سه بعدی لوله و پروفیل
برش لیزری سه بعدی لوله و پروفیل یک فرایند پیشرفته است. در این روش به کمک لیزر قطعات فلزی با شکل و ساختار چند بعدی را برش داده می‌شود و برای برش لوله‌ها و پروفیل‌های فلزی در اشکال و اندازه‌های مختلف استفاده می‌شود.
برخلاف برش لیزری دو بعدی که فقط روی صفحات فلزی اعمال می‌شود، برش لیزری سه بعدی قادر است تا لوله‌ها و پروفیل‌ها را در سه بعد برش داده و به طور دقیق شکل‌های پیچیده را بر روی قطعات فلزی ایجاد کند. این تکنیک با استفاده از لیزر با توان بالا و تکنولوژی CNC (کنترل عددی رایانه) رخ می‌دهد.
تفاوت بین برش لیزر سه بعدی و دو بعدی چیست؟
تفاوت اصلی بین برش لیزری سه بعدی یا 3D Laser Printer و دو بعدی در حالاتی است که لیزر بر روی قطعه اعمال می‌شود و چگونگی حرکت لیزر در فضا متفاوت است.
در انواع دستگاه برش لیزر دو بعدی، لیزر بر روی صفحات فلزی اعمال می‌شود و حرکت آن در صفحه اتفاق می‌افتد. این روش برای برش قطعات سطحی و صفحه‌ای کاربرد دارد. مثلا، برش لیزری دو بعدی برای برش ورق‌های فلزی با استفاده از سورس لیزر فایبر قابل استفاده است.
در برش لیزری سه بعدی، لیزر در سه بعد حرکت می‌کند و روی قطعه اعمال می‌شود. این به طراحان و تولیدکنندگان امکان می‌دهد تا به جای برش صفحات فلزی، لوله‌ها و پروفیل‌ها را ببرند. برش لیزری سه بعدی به ویژه برای صنایعی مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به زبان ساده، از برش لیزری دو بعدی برای قطعات سطحی و از برش لیزری سه بعدی برای قطعاتی با ساختارهای پیچیده و سه بعدی استفاده می‌شود.
از چه لیزرهای در فرآیند لیزر سه بعدی استفاده می‌شود؟
در فرآیند لیزر سه بعدی از لیزرهایی با توان بالا و قدرت برش مناسب استفاده می‌شود. برخی از معمول‌ترین نوع لیزرهای استفاده شده در برش لیزری سه بعدی عبارتند از:
لیزر کربن دی اکسید (CO2 Laser)
لیزر CO2 از گاز کربن دی اکسید برای ایجاد پرتو لیزری استفاده می‌کند. این نوع لیزر به دلیل قدرت برش بالا و قابلیت برش و حکاکی انواع متریال‌های غیرفلزی شامل چوب، چرم، پارجه، پلکسی، پلاستیک و … کاربرد دارد.
لیزر فایبر (Fiber Laser)
لیزر فایبر از الیاف نوری برای تولید لیزر استفاده می‌کند. این نوع لیزر به دلیل توان بالا و کیفیت بالای پرتو لیزری که تولید می‌کند، برای برش لوله و ورق های فلزی مناسب است.
لیزر نیمه هادی (Semiconductor Laser)
لیزر نیمه هادی از جاذبه نوری نیمه هادی برای ایجاد لیزر استفاده می‌کند. این نوع لیزر به دلیل اندازه کوچک، قدرت بالا و کارایی بالا در مصرف انرژی برای برش لوله و پروفیل فلزی استفاده می‌شود.
هر نوع لیزر مذکور دارای ویژگی‌ها و مزایای خاص خود است و انتخاب نوع لیزر مناسب بر اساس نیازهای تولیدکننده و خصوصیات مورد نیاز قطعه برشی می‌تواند انجام شود.
مزایای برش لیزر سه بعدی در صنایع مختلف
برش لیزری سه بعدی در صنعت برش و لیزر از مزایای قابل توجهی برخوردار است. برخی از مهم‌ترین این مزایا عبارتند از:
ایجاد برش‌های پیچیده
لیزر سه بعدی این امکان را می‌دهد تا قطعات سفارشی و نوآورانه با جزئیات دقیق و پیچیده ایجاد شود. این اتفاق باعث شده تا طراحان و تولیدکنندگان بتوانند قطعاتی با اندازه، شکل و طرح‌های دلخواه را به تولید برسانند.
دقت بالا
برش لیزری سه بعدی دقت بالایی دارد و می‌تواند قطعات را با دقیق‌ترین جزئیات تولید کند. این دقت نقش مهمی در کاهش ضایعات مواد دارد.
برش روی مواد مختلف
برش لیزری سه بعدی قابلیت برش روی موادی مانند فلزات، پلاستیک‌ها، چوب و … را دارد. این باعث می‌شود تا از لیزر سه بعدی در صنایع متنوعی استفاده شود.
افزایش سرعت روند کاری
برش لیزری سه بعدی یک روش سریع است و اجازه می‌دهد تا فرآیند برش و لیزر را به طور سریع و کارآمد انجام و سبب افزایش تولید و بهبود بهره وری شود.
عدم نیاز به ابزارهای مکانیکی
در برخلاف روش‌های سنتی در برش لیزری سه بعدی نیازی به ابزارهای مکانیکی مانند دستگاه‌های برش و حکاکی نیست که این موضوع باعث کاهش هزینه‌ها و نگهداری آسان است.
کاربردهای برش لیزر سه بعدی چیست؟
برش لیزری سه بعدی در صنایع مختلف بسیاری از کاربردی هستند:
صنعت طلا و جواهرات
از برش لیزری در صنعت طلا و جواهرات برای تولید قطعات دقیق و طراحی‌های پیچیده نیز استفاده می‌شود و به طراحان و تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد تا قطعات با جزئیات بالا و در اندازه‌های مختلف به تولید برسانند.
صنعت الکترونیک
برای تولید قطعات دقیق و پیچیده مانند مدارهای چاپی، قطعات الکترونیکی و قطعات مخابراتی استفاده می‌شود.
صنعت ساختمانی
برای تولید قطعات فلزی مانند درب و پنجره، لوله‌ها، پله‌ها و سازه‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
صنعت هوافضا
برای تولید قطعات پیچیده و سبک مانند قطعات موتورها، قطعات فضاپیما و قطعات سیستم‌های ناوبری کاربردی است.
صنعت خودروسازی
برای برش قطعات فلزی مانند شاسی، پنل‌ها، قطعات موتور و سیستم‌های انتقال قدرت استفاده می‌شود.
جمع بندی لیزر سه بعدی
در این مطلب از شرکت روتک، به بررسی لیزر سه بعدی پرداختیم. شرکت روتک؛ پشتیبان صنعت لیزر کشور آماده عقد قرارداد و همکاری با موسسات و شرکت‌های مختلف است.
شما می‌توانید با دریافت مشاوره از کارشناسان مجرب ما، مناسب‌ترین دستگاه لیزر را انتخاب تهیه کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید و آشنایی با دستگاه‌های لیزر مختلف به سایت روتک سر بزنید و با ما تماس حاصل کنید.