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Las ventajas del láser de fibra de TRUMPF | TRUMPF

Ventajas del láser de fibra de TRUMPF

¿Qué son los láseres de fibra? ¿Para qué aplicaciones se utilizan? ¿Y qué materiales se pueden mecanizar con los láseres de fibra? En esta página encontrará más información sobre los diferentes tipos de láseres de fibra y sus ventajas para sus tareas de fabricación.

Beneficios y ventajas del láser de fibra

Versatilidad intersectorial

Los láseres de fibra se utilizan en casi todos los sectores, como el aeroespacial, el de la automoción, incluida la movilidad eléctrica, el dental, el electrónico, el de la joyería, el médico, el científico, el de los semiconductores, el de los sensores y el solar, entre otros.

Compacto gracias a la reducida superficie de montaje

Los láseres de fibra son compactos y ocupan poco espacio. Esto los hace ideales para la fabricación, donde el espacio suele ser escaso.

Variedad de materiales

Los láseres de fibra tienen la capacidad de procesar muchos materiales diferentes. Los metales (incluidos el acero de construcción, el acero inoxidable, el titanio y los materiales reflectantes como el aluminio o el cobre) representan la mayor parte del mecanizado por láser en todo el mundo, pero también se mecanizan plásticos, cerámica, silicio y textiles.

Rentabilidad

Los láseres de fibra son ideales para reducir los gastos generales y de funcionamiento. Son una solución rentable con una buena relación calidad-precio y unos costes de mantenimiento extremadamente bajos.

Integración sencilla

Gracias a una amplia gama de interfaces, los láseres de fibra de TRUMPF pueden integrarse rápida y fácilmente en sus máquinas e instalaciones. Estamos a su lado como socio de OEM o como proveedor de soluciones completas (láser, óptica, tecnología de sensores y servicio).

Eficiencia energética

Los láseres de fibra son muy eficaces y consumen menos energía que las máquinas de fabricación convencionales. Esto disminuye la huella ecológica y reduce los costes de servicio.

¿Cómo funciona el láser de fibra?

Todos los láseres tienen tres elementos clave: una fuente de rayo, un medio de amplificación y un resonador. La fuente de rayo utiliza energía suministrada externamente para poner un medio de amplificación en un estado excitado. Este estado de excitación de un medio de amplificación se caracteriza por la llamada inversión de población, que permite al medio amplificar la luz mediante un proceso físico. Se llama emisión estimulada y fue descrita por primera vez por Albert Einstein (LASER = «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation»). Las rejillas de Bragg en el interior de la fibra actúan como espejos alrededor del medio de amplificación y forman un resonador que, por un lado, capta la energía óptica para su posterior amplificación en el interior del resonador, pero también permiten el desacoplamiento de una parte de la energía óptica en una dirección mediante un espejo parcialmente transparente. Esta parte desacoplada de la energía óptica es el haz láser, que puede utilizarse para diversos fines. 

TRUMPF ha desarrollado su propio esquema para acoplar la luz de los diodos láser de bombeo al medio activo de la fibra de amplificación. En el esquema conocido como «GT-Wave» (ver gráfico), la fibra de bombeo se mantiene en contacto con la fibra de amplificación en toda su longitud de varios metros. Una parte de la luz de bombeo entra en la fibra de amplificación cada vez que los rayos reflejados internamente golpean la interfaz. Cuando estos rayos atraviesan el núcleo dotado con tierras raras (iterbio), son parcialmente absorbidos y excitan el medio de amplificación. De este modo, toda la luz de bombeo se absorbe de manera uniforme y continua a lo largo de la fibra de amplificación. Una ventaja de este esquema es la fácil escalabilidad a mayores potencias láser añadiendo módulos de bombeo adicionales. Otro punto fuerte del esquema es que evita los «hot spots» (puntos calientes) en los extremos de la fibra de amplificación de los esquemas comunes de bombeo final, así como un perfil de amplificación uniforme debido a la deposición de la energía de bombeado a lo largo de la longitud de la fibra de amplificación.

El láser de fibra es un tipo de láser que utiliza fibras dotadas con elementos de tierras raras (erbio, tulio, iterbio, etc.,) como medio de amplificación activo. Esto distingue al láser de fibra de otros tipos de láseres del mercado, en los que el medio amplificación activo es un cristal (por ejemplo, el láser de disco) o un gas (por ejemplo, el láser de CO2).

Los láseres de fibra ofrecen una eficiencia absoluta, controlando con precisión la velocidad y la potencia mediante la gestión de la longitud de rayo, la duración, la intensidad y la disipación del calor.

¿Qué materiales se pueden mecanizar con los láseres de fibra?

Los láseres de fibra son ideales para mecanizar una amplia gama de materiales y ofrecen fiabilidad gracias a años de uso industrial. El láser de fibra es especialmente popular para el mecanizado de metales. El tipo de metal desempeña un papel secundario. Los láseres de fibra procesan acero de construcción, acero inoxidable, titanio, hierro o níquel, así como metales reflectantes como el aluminio, el latón, el cobre o los metales preciosos (plata y oro). Además, funcionan bien con materiales que tienen superficies anodizadas y pintadas. Los láseres de fibra, especialmente los láseres de pulsos cortos, también se utilizan en el mecanizado del silicio, las piedras preciosas (incluidos los diamantes), los plásticos, los polímeros, la cerámica, los compuestos, las películas finas, los ladrillos y el hormigón.

¿Qué láser de fibra se debe comprar?

En primer lugar, es importante conocer la diferencia entre los tipos de láser de fibra que ofrece TRUMPF. Ofrecemos láseres de fibra por pulsos, láseres de fibra de onda continua (Continous Wave = CW) y láseres de pulsos ultracortos. Los láseres de fibra por pulsos emiten el haz láser en pulsos. Se puede controlar la duración de los pulsos individuales en el rango de nanosegundos a microsegundos. Los láseres de onda continua proporcionan un haz láser continuo, pero tienen la capacidad de modular la potencia del rayo hasta el margen de frecuencia de kHz. Un láser de fibra de onda continua está más centrado en la potencia y el alto rendimiento, por eso los láseres de onda continua se utilizan más en entornos industriales. Siempre se prefiere un láser de fibra por pulsos a un láser de onda continua cuando hay que conseguir una mayor potencia de cresta en un pulso corto. Además, los microláseres tienen duraciones de pulsado todavía más cortas que los picosegundos. Bajan hasta 350 fs (femtosegundos).

Aplicaciones típicas del láser de fibra

Los láseres de fibra son adecuados para muchos ámbitos del mundo de la producción. Para algunas aplicaciones de la industria pesada, en las que la eficacia y la velocidad son los principales requisitos, un láser de fibra de onda continua que requiere poco o ningún mantenimiento es la solución perfecta. Así, los láseres de onda continua son los más adecuados para el taladrado por láser, el corte y la soldadura por láser Si necesita cortes muy específicos en formas complicadas, el láser de fibra por pulsos es su herramienta óptima.

Láser de fibra vs. láser de CO2

En el siguiente apartado se comparan los láseres de fibra con los láseres de CO2. Los láseres de fibra son los más nuevos disponibles en el mercado mundial. Los láseres de fibra no contienen partes móviles ni espejos, los costes de mantenimiento para su funcionamiento son reducidos, su consumo eléctrico es bajo, funcionan bien tanto en metales muy finos como en metales reflectantes más gruesos. Los láseres de CO2 se utilizan hoy en día principalmente en el mecanizado de materiales no metálicos como plásticos, textiles, vidrio, acrílico, madera e incluso piedra en un volumen significativo. Suponen una ventaja en el mecanizado de materiales más gruesos  (normalmente por encima de 5 mm de grosor) y, en línea recta, funcionan de forma más rápida que los láseres de fibra.

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