Cięcie laserem metalu 2D i 3D – różnice między technologiami

Precyzja w obróbce metalu jest niezwykle istotna w wielu branżach przemysłu – szczególnie w przypadku produkcji seryjnej. Dlatego w produkcji komponentów metalowych coraz częściej stosowane są nowoczesne technologie wykorzystujące w swoim działaniu wiązkę laserową. Cięcie laserowe to jedna z najbardziej zaawansowanych i precyzyjnych metod obróbki metalu. Metoda ta wykorzystywana jest w wielu branżach przemysłu: od motoryzacji, przez lotnictwo, aż po produkcję maszyn i elektronikę. W zależności od kształtu i rodzaju obrabianego materiału stosuje się różne techniki, między innymi cięcie 2D oraz 3D. Choć obie metody bazują na tej samej zasadzie, czyli użycia wiązki lasera do przecinania metalu, to różnią się znacząco pod względem możliwości, zastosowań, technologii i kosztów. W dzisiejszym artykule omówimy szczegółowo na czym polega cięcie laserem 2D i 3D i jakie są zalety tych rozwiązań. Przedstawimy również ewentualne ograniczenia czy ryzyka wynikające z wyboru tych technologii obróbki metalu. 

Na czym polega cięcie laserem?

Technologia cięcia laserem jest coraz częściej wykorzystywana w obróbce metalu – w szczególności tam, gdzie potrzebna jest duża precyzja, przy jednoczesnym niewielkim wpływie na obrabianą powierzchnię w postaci odkształceń. Laserowe cięcie metalu polega na skupieniu wiązki światła o bardzo dużej energii na niewielkiej powierzchni materiału, powodując jego miejscowe stopienie, wypalenie lub odparowanie. Precyzyjne sterowanie promieniem lasera pozwala na uzyskanie wyjątkowo dokładnych i powtarzalnych kształtów, także przy skomplikowanych konturach. Cięcie laserem metalu pozwala na uzyskanie elementów w produkcji seryjnej o bardzo dokładnej powtarzalności, a także obróbkę delikatnych metali. Najczęściej stosuje się cięcie laserem blach z aluminium, miedzi, mosiądzu, stali, stali nierdzewnej. Zaletą tego rodzaju obróbki jest możliwość cięcia materiału o rożnych grubościach, bez straty na jakości. 

Cięcie laserowe 2D – czym się charakteryzuje?

Jedną ze stosowanych metod laserowej obróbki metalu jest cięcie laserowe 2D. Oczywiście cięcie to odbywa się bezstykowo, co minimalizuje wpływ cięcia na całość elementu. Cięcie 2D stosowane jest głównie w przypadku płaskich arkuszy metalu. Laser porusza się w dwóch płaszczyznach, X oraz Y, przecinając materiał wzdłuż zaprojektowanych konturów. Najczęściej stosuje się lasery CO₂, fiber, które charakteryzują się różną mocą i efektywnością cięcia w zależności od rodzaju metalu. Cięcie laserowe 2D umożliwia obróbkę materiałów o dużej grubości i dużych wymiarach, ze względu na obszar roboczy stosowanych do tego celu maszyn.

Cięcie laserem 2D stosuje się najczęściej do produkcji elementów konstrukcyjnych z blach stalowych i aluminiowych. To doskonała technologia do wykonywania wsporników, komponentów do mebli i maszyn. 

Zalety cięcia laserowego 2D:

• Wysoka precyzja i powtarzalność wykonania
• Możliwość szybkiego prototypowania i produkcji seryjnej
• Efektywność kosztowa przy dużych seriach
• Szeroki zakres grubości obrabianych materiałów (nawet do 25 mm w przypadku stali)
• Gładkie krawędzie, bez konieczności dodatkowej obróbki

W przypadku cięcia laserowego 2D należy jednak pamiętać o pewnych ograniczeniach. Metoda ta umożliwia cięcie jedynie w dwóch wymiarach, więc sprawdzi się głównie w przypadku cięcia blach. Nie ma też możliwości obróbki rur, profili, czy innych form przestrzennych.

Czym wyróżnia się cięcie laserowe 3D?

Jeżeli istnieje konieczność obróbki bardziej skomplikowanych form niż płaskie blachy, wówczas najlepszym rozwiązaniem jest laser do cięcia 3D.  W cięciu laserem 3D wykorzystuje się urządzenie z ruchomą głowicą laserową, która może poruszać się w trzech lub więcej osiach. Umożliwia to cięcie nie tylko płaskich, ale również przestrzennych elementów. Stosując cięcie laserem 3D możliwa jest obróbka rur, profili zamkniętych, giętych blach, elementów tłoczonych i innym przestrzennych elementów z metalu. 

Cięcie metalu laserem w technologii 3D zapewnia bardzo precyzyjną obróbkę. Cięcia wykonane są dokładnie – również na zgięciach – co jest niezwykle ważne w branżach, w których liczy się precyzja. Stosując taki rodzaj obróbki możliwe jest uzyskanie nawet bardzo skomplikowanych kształtów w różnych rodzajach metalu o różnych grubościach. Przy obróbce metalu laserem 3D niema konieczności dodatkowej obróbki krawędzi, ponieważ od razu są one gładkie i bardzo precyzyjne.

Cięcie laserem 3D doskonale sprawdza się przy produkcji elementów konstrukcyjnych w branży automotive, a także przemyśle lotniczym. Zalety tej technologii wykorzystywane są też w produkcji elementów instalacji systemów HVAC i konstrukcji stalowych o szerokim zastosowaniu. 

Jakie są zalety cięcia laserem 3D?

• Możliwość obróbki gotowych, przestrzennych elementów
• Bez konieczności dodatkowych etapów produkcji i obróbki
• Większa elastyczność projektowania elementów
• Precyzyjne cięcie pod kątem i w trudno dostępnych miejscach

Należy jednak pamiętać, że z zaawansowaniem techniki cięcia laserem 3D związana jest większa złożoność programowania i obsługi. W przypadku małych serii może przekładać się to na dłuższy czas realizacji. 

2D czy 3D – czyli jaki rodzaj cięcia laserem wybrać?

Wybór między cięciem laserowym 2D a 3D zależy od rodzaju  projektu, wymagań technologicznych i oczekiwanego efektu. Obie technologie mają swoje zalety i zastosowania, a coraz częściej wykorzystywane są równolegle w ramach jednego procesu produkcyjnego. Rozwój technologii i stopień zaawansowania maszyn zintegrowanych z systemami CAD sprawiają, że obróbka metali laserem jest rozwiązaniem dla wszystkich ceniących sobie jakość i precyzję.