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As vantagens dos lasers de fibra TRUMPF | TRUMPF

Vantagens dos lasers de fibra TRUMPF

O que são lasers de fibra? Para quais aplicações eles são utilizados? E que materiais podem ser processados com laser de fibra? Saiba mais sobre os diferentes tipos de laser de fibra e suas vantagens para suas tarefas de fabricação nesta página.

Benefícios e vantagens dos lasers de fibra

Diversidade intersetorial

Os lasers de fibra são utilizados em quase todas as indústrias, tais como aeroespacial, automotiva, incluindo e-mobilidade, dental, sistema eletrônico, joalheria, médica, científica, semicondutora, sistema de sensores, solar e outras.

Compacto graças à pequena superfície de instalação

Os lasers de fibra são compactos e economizam espaço. Isso os torna ideais para a fábrica, onde o espaço é muitas vezes escasso.

Diversidade de materiais

Os lasers de fibra têm a capacidade de processar muitos materiais diferentes. Os metais (incluindo aço de construção, aço inoxidável, titânio e materiais refletores como alumínio ou cobre) são responsáveis pela maioria do processamento a laser no mundo inteiro, mas plástico, cerâmica, silício, têxteis também são processados.

Eficiência de custos

Os lasers de fibra são ideais para reduzir as custos gerais e os despesas operacionais. Eles são uma solução econômica com uma boa relação custo-benefício e custos de manutenção extremamente baixos.

Integração fácil

Graças a uma ampla gama de interfaces, os lasers de fibra da TRUMPF podem ser rápida e facilmente integrados em suas máquinas e sistemas. Como parceiro para você como OEM ou como fornecedor de soluções completas (laser, sistema óptico, sistema de sensores e serviço), estamos ao seu lado.

Eficiência energética

Os lasers de fibra são altamente eficientes e consomem menos energia do que as máquinas convencionais de fabricação. Isso reduz a pegada ecológica e as despesas operacionais.

Como funciona o laser de fibra?

Todos os lasers têm três elementos-chave: uma fonte de radiação, um meio de reforço e um ressoador. A fonte de radiação utiliza a energia fornecida externamente para colocar um meio de reforço em um estado excitado. Este estado excitado de um meio de laser ativo é caracterizado pela chamada inversão de ocupação, que permite que o meio amplifique a luz através de um processo físico. Isso é  chamado de emissão estimulada e foi descrito pela primeira vez por Albert Einstein (LASER = "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"). As grades de Bragg em fibra dentro da fibra atuam como espelhos ao redor do meio de reforço e formam um ressoador óptico, que por um lado capta a energia óptica para reforço adicional dentro do ressoador, mas também permite a saída de uma certa parte da energia óptica em uma direção por meio de um espelho parcialmente transparente. Esta parte da energia óptica que sai é o raio laser, que pode ser usado para vários fins. 

A TRUMPF desenvolveu seu próprio esquema para o acoplamento da luz dos diodos laser da bomba no meio de laser ativo da fibra de reforço. No esquema conhecido como "GT-Wave" (ver gráfico), a fibra da bomba é mantida em contato com a fibra de reforço em todo o seu comprimento de vários metros. Parte da luz bombeada entra na fibra de reforço cada vez que os raios refletidos internamente atingem a interface. Quando esses raios passam pelo núcleo de terras raras (itérbio), eles são parcialmente absorvidos e excitam o meio de reforço. Dessa forma, toda a luz bombeada é absorvida uniforme e continuamente ao longo do comprimento da fibra de reforço. Uma vantagem deste esquema é a fácil escalabilidade para potências laser mais elevadas através  da adição de módulos de bombeamento adicionais. Outro ponto forte do esquema é evitar "pontos quentes" nas faces da extremidade da fibra de reforço de esquemas convencionais de bombeamento final, bem como um perfil de reforço uniforme por meio da deposição da energia da bomba ao longo do comprimento da fibra de reforço.

Um laser de fibra é, portanto, um tipo de laser que utiliza fibras dotadas de elementos de terras raras (érbio, túlio, itérbio) etc. como meio de laser ativo. Isso distingue o laser de fibra de outros tipos de laser encontrados no mercado, onde o meio de laser ativo é um cristal (por exemplo, laser de discos) ou gás (por exemplo, laser de CO2).

Os lasers de fibra oferecem eficiência absoluta, controlando velocidade e potência precisas através do gerenciamento do comprimento, duração, intensidade e saída de calor do feixe.

Quais materiais podem ser processados com lasers de fibra?

Os lasers de fibra são ideais para operação com uma ampla variedade de materiais e oferecem confiabilidade graças a anos de uso industrial. O laser de fibra é particularmente popular na operação com metais. O tipo de metal desempenha um papel secundário. Os lasers de fibra processam aço carbono, aço inoxidável, titânio, ferro ou níquel, bem como metais refletores como alumínio, latão, cobre ou metais nobres (prata e ouro). Além disso, eles funcionam bem com materiais que possuem superfícies anodizadas e pintadas. Lasers de fibra, especialmente lasers pulsados de nanossegundo, também são utilizados na operação com silício, pedras preciosas (incluindo diamantes), plásticos, polímeros, cerâmica, compósitos, filmes finos, tijolos e concreto.

Qual laser de fibra comprar?

Antes de tudo, é importante saber a diferença entre os tipos de laser de fibra que a TRUMPF oferece. Oferecemos lasers de fibra pulsado, lasers de onda contínua (CW) e lasers de pulsos ultra-curtos. Os lasers de fibra pulsados emitem o raio laser em pulsos. Você pode controlar a duração dos pulsos individuais na faixa de nanossegundos a microssegundos. Os lasers de onda contínua fornecem um raio laser contínuo, mas têm a capacidade de modular a potência do raio até a gama de frequência de kHz. Um laser de fibra de onda contínua está mais focado na potência e no alto rendimento, e é por isso que você vê os lasers CW mais usados em ambientes industriais. Um laser de fibra pulsada é sempre preferido a um laser de onda contínua quando uma potência de pico mais alta deve ser atingida dentro de um pulso curto. Além disso, os microlasers têm durações de pulso ainda mais curtas que picossegundos. Eles caem para até 350 fs (femtossegundos).

Aplicações típicas para laser de fibra

Os laser de fibra são adequados para muitas áreas no mundo da fabricação. Para algumas aplicações na indústria pesada, onde eficiência e velocidade são as principais exigências, um laser de fibra CW que requer pouca ou nenhuma manutenção ou serviço é a solução perfeita. Por exemplo, os laser de onda contínua são mais adequados para perfuração a laser, corte a laser e solda a laser. Se você precisa de cortes muito específicos em formas complicadas, então um laser de fibra pulsado é sua ferramenta ideal.

Laser de fibra versus laser de CO2

A seção seguinte destaca a comparação de laser de fibra e laser de CO2. Os lasers de fibra são os mais novos tipos de laser disponíveis no mercado mundial. Os lasers de fibra não possuem peças móveis ou espelhos, operam com baixos custos de manutenção, são eletricamente eficientes, trabalham bem tanto com metais muito finos quanto com metais espessos e refletores. Os lasers de CO2 são agora utilizados principalmente para a operação com materiais não metálicos  como plásticos, têxteis, vidro, acrílico, madeira e até mesmo pedra em uma escala significativa. Eles têm uma vantagem na operação com materiais mais espessos (normalmente com mais de 5 mm de espessura) e trabalham mais rapidamente em linha reta do que os laser de fibra.

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