Прототайпнаас үйлдвэрлэл хүртэл: Нарийн металл боловсруулах лазер огтлогч машинууд

Нэгдэх Лазер зүсэх машин прототайпнаас үйлдвэрлэлийн ажлын урсгалд нэвтрүүлэх

Лазер огтлогч машинаар хийх дизайнээс эхлэн функциональ прототайп хүртэлх бүтэц

Орчин үеийн лазер огтлогч машинууд цаг хугацааны дотор цахим дизайн бүтээлүүдийг функциональ прототайп болгон хувиргадаг. Дизайнерууд CAD файлуудыг шууд лазер систем рүүгээ орчуулан авч, нарийн комплекс геометр бүтцийг хавтгай металл хэсэгт шилжүүлэн боловсруулдаг. Энэ шууд файлын шилжүүлэг нь гар дээрх тайлбарлалтын алдааг арилгаж, хурдан дизайны шинэчлэлтийг дэмждэг. Энэ нь прототайпны олон хувилбарыг шалгах үед маш чухал байдаг.

Лазерын технологийг ашиглан хурдан прототайп хийхээс эхлэн томоохон үйлдвэрлэл хүртэлх зайг нөхөн бүтээх

Нэгж прототип үйлдвэрлэхэд ашигладаг лазер огтлолтын ижил платформ нь томоохон үйлдвэрлэл рүү хялбархан масштаблагдана. Ахисан хүрээлэн байршуулах алгоритмууд нь үйлдвэрлэлийн ажлуудын хувьд материал ашиглах хэмжээг автоматаар оновчтой болгодог бөгөөд мянган нэгжүүдийн хувьд прототипын нарийвчлалыг хадгалж байдаг. Энэ нэгдмэл чанар нь прототип хийх болон үйлдвэрлэлийн хэрэгслүүдийн хооронд шилжих үед үүсдэг уламжлалт саад бөгөөд хязгаарлагч хүчин зүйлсийг арилгадаг.

Лазер огтлолтын ажлын урсгалд CAD/CAM-ийг интеграцлах замаар хугацаа хэмнэх

Интеграцлагдсан CAD/CAM систем нь гар аргаар хийх ажлуудтай харьцуулахад програмчлалын хугацааг 65%-иар бууруулдаг гэж 2024 Оны Үйлдвэрлэлийн Технологийн Тайлан загварын өөрчлөлтүүд нь огтлолтын заавруудын дагуу автоматаар тархана, бүх үйлдвэрлэлийн файлууд синхрончлогдсон байдалтай байна. Бодит цагт симуляци хийх хэрэгслүүд нь ямар нэг материал боловсруулахаасаа өмнө огтлох зам болон магадгүй мөргөлдөөнийг урьдчилан тодорхойлдог.

Масштаблах чадвар: прототипоос эхлээд олон нийтийн үйлдвэрлэл хүртэл ижил лазерын платформыг ашиглах

Параметрт лазерийн огтлолтын ажлын урсгал нь инженерүүдэд төвийн хяналтын самбар ашиглан хэмжээ, материал зузааныг тохируулах, нарийвчлалын шаардлагыг тогтоох боломжийг олгодог. 1мм прототипын загварыг огтлох чадамжтай 20кВт-ын ширхэглэг лазер нь зүгээр л цахилгаан хүчийг тохируулах замаар 12мм үйлдвэрлэлийн зэс хавтанг боловсруулах чадамжтай — харагдах хэсгийн өөрчлөлт шаардлагагүй.

Туршлагын жишээ: метал бүрхүүлийн төслийг прототипоос 5000 нэгж болгон томруулах

Метал бүрхүүл үйлдвэрлэгч нь прототип болон үйлдвэрлэлд лазерийн огтлолтыг ашиглан зах зээлд гарах хугацаагаа 40%-иар бууруулжээ. Эхний 5 нэгж прототип нь дулааныг ялгаруулах загварыг баталгаажуулсан бол автомжуулсан нийлмэл боловсруулалт нь ±0.15мм хэмжээний нарийвчлалтайгаар 5000 бүрхүүлийг хүргэж өгсөн. Нэгтгэсэн ажлын урсгал нь дизайны шинэчлэлт бүрт 12-18 цагийн үйлдвэрт зарцуулагддаг багажны солилтыг арилгажээ.

Лазер огтлогч машиныг ашиглан металл хийцэд нарийвчлалд хүрэх

Хавтгай металл хийцэд нарийн допуссыг барих

Онцгой хайлт, цахилгаан хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд хангалттай байх аэроматик ба эмнэлгийн төхөөрөмжинд тогтсон шаардлагыг хангахын тулд лазерийн огтлогч машин нержийн хувьд 0.1 мм нарийвчлалд хүрч болно. Ийм нарийвчлалд хүрэх шалтгаан нь эдгээр машинууд физик хүрэлцэлгүйгээр огтлодог тул хэрэгсэл элэгдэх аюулгүй байдаг. Түүнчлэн 25 мм зузаан материалыг ч тогтвортой огтлох өргөнтэй байлгах ухаалаг фокусын хяналтын системтэй. 2023 онд хийсэн сүүлийн судалгаа сонирхолтой үр дүн харуулжээ. Нүхлэлттэй хэлбэрүүдийг огтлох үед лазераар огтлосон хэсгүүд нь плазмаар огтлоход бэлтгэсэн хэсгүүдтэй харьцуулахад төгсгөлийн боловсруулалтанд бараг тал (42 орчим) хэмжээгээр бага зардал шаардагддаг байв. Цаг хугацааны туршид нарийн загваруудыг боловсруулж буй үйлдвэрлэгчдэд энэ ялгаа том ач холбогдолтой.

Өндөр давтамжтайгаар нарийн, олон өнцөгт загваруудыг огтлох

Давтан үйлдвэрлэх үед дүрс бүтцийг хуулбарлахад цацрагийн лазер нь дунджаар 99,8% нарийвчлалд хүрдэг. Энэ нь хаалттай хөдөлгөөний удирдлагыг ашигладаг, мөн дулааны компенсацын технологийг ашигладагтай холбоотой. Хамгийн жижиг 0.5 мм-ийн агаарын гаргалгаа эсвэл нарийн хоорондоо холбогдсон хэсэг шиг төвөгтэй деталиудыг ч одоо бүлгээр нь үйлдвэрлэж боломжтой болсон бөгөөд тогтмол хэрэгслийг тохируулах шаардлагагүй болгож байна. Үйлдвэрлэгчид одоо олж мэдэж буйгаар уламжлалт олборт технологиос лазерийн огтлолт руу шилжүүлэх нь анхны загвар боловсруулалтын үед загварын хязгаарлалтыг ойролцоогоор 60% бууруулдаг. Энэ нь дизайнерүүдэд төвөгтэй геометр загваруудыг туршиж үзэх боломжийг өгдөг. Ийм загваруудыг уламжлалт үйлдвэрлэлийн аргаар бүтээх боломжгүй байсан.

Тогтвортой нарийвчлал: хромокислый ган болон хөнгөн цагаан дээр ±0.1 мм

Дээд зэргийн огтлогч толгойн хэсэг нь тусгай хаван цагаан тугалга (5052 найрлага) болон их нүүрстөрөгчтэй ган (304 цахлай) хооронд шилжих үед туслах хийн даралт болон төрөлзүйн өндрийг автоматаар тохируулдаг. Цөөн хэмжээтэй материалын ирмэг гажихыг саатуулах зорилготой импульсын технологи нь огтлолын хурдыг хадгалж байгаа бөгөөд цахилгаан хамгаалалтын хайрцагны хувьд ирмэггүй 1.6 мм цагаан тугалган самбар гаргахад чухал ач холбогдолтой.

Аж үйлдвэрийн хэрэглээнд нарийн нарийвчлал болон үйлдвэрлэлийн хурдыг тэнцвэржүүлэх

Одоогийн 6 кВт-ын ширхэг лазер нь 3 мм-ийн зэвэрдэг гангуудыг минутанд 35 метр хурдтай огтолж, тогтмол байрлалын нарийвчлалыг ±0.15 мм хэмжээнд барьж чаддаг бөгөөд энэ нь автомашины нийлүүлэгчид цагт 1200 ширхэг хаалтын хэсэг үйлдвэрлэх, бүх хэмжээний шаардлагад нийцсэн байх боломжийг олгодог. Бодит цагт хянах систем нь цөмийн линзэн дээр үлдсэн бохирдлыг автоматаар засаж, өдөр тутмын 24 цагийн үйл ажиллагааг хүний оролцоогүйгээр дахин тохируулалт хийлгүйгээр тогтвортой ажиллагааг хангана.

Хавтгай металл хийц боловсруулахад лазер огтлохын давуу тал

Хурдан лазер ашиглан загвар боловсруулах хугацааг түргэсгэх

Лазерийн огтлолт нь CAD файлуудыг цаг хугацаанд хувьсахгүйгээр шууд эцсийн хэсэгт шилжүүлэх замаар урьдчилсан загвар боловсруулах хугацааг богиносгодог. 2023 оны үйлдвэрлэлийн судалгаагаар инженерийн багийн 63% нь лазерийн системийг нэвтрүүлснээр загварын хөгжүүлэлтийн хугацааг 40–60% бууруулсан байна. Энэ хурдан шилжүүлэлт нь долоон өдөрт 5–7 загварын давталт хийх боломжийг олгодог бөгөөд механик арга барилын үед энэ нь 1–2 давталт байдаг.

Богино нийлүүлэлтийн үед материал хаягдал багасгах, зардлыг бууруулах

Орчин үеийн түүхий эдийн хэмнэлт нь 92%-иос 97% хүртэлх хэмжээнд хүрэх боломжтой бөгөөд энэ нь ихэвчлэн төрөл бүрийн титан, эсвэл ховор хайлш зэрэг үнэтэй түүхий эд ашиглан загварчилж буй үед компаниудад маш их ач холбогдолтой байдаг. Мөн огтлолын өргөн нь маш нарийн байх ба жишээлбэл 0.15 мм-ийн орчим байдаг тул плазмын эсвэл усны струйк ашиглан огтлох аргуудтай харьцуулахад материал дээрх хэсгүүд илүү нарийн налж байрладаг. Үйлдвэрлэлийн жижиг багц, жишээлбэл 50-аас доош хэмжээнд хийх үед түүхий эдийн зардлыг багасгах, тус бүрдээ $240-с $380 хүртэлх мөнгө хэмнэх боломжийг олгодог.

Давтан загварчлалын үе шатанд загварын өөрчлөлтөнд хурдан дасан зохицох

Одоо болон цаашид дахин зураг төслийг өөрчлөх үед цахилгаан лазерын төхөөрөмжүүд автоматаар огтлолын тохиргоог нь хийж байгаа тул одоо ажилтнууд дахин тохируулахын тулд хүлээж байх шаардлагагүй болсон. Өнгөрсөн жил хийсэн судалгаагаар лазерын загвар ашиглан ажиллаж буй үйлдвэрлэлийн багууд физик багаж хэрэгсэл үүсгэхээсээ өмнө зураг төслийн 100 бүрт 86-г нь засч чаджээ. Харин урьдчилан бэлтгэсэн загварууд нь тухайн асуудлын зөвхөн талыг л илрүүлж байв. Хариу үйлдлийн хурд нь үнэндээ орчин үеийн шуурхай арга бариласт сайн тохирч байгаа тул тодорхой автомашины хэсгийн үйлдвэрлэгчид дизайн дуусгах хугацаагаа өмнөхөөсөө 30% хурдан хийж чадаж байна. Цаашилбал зарим дэлгүүрүүд энэ төрлийн бодит цагийн холболтын тодорхойлолтоор нэг өдөрт олон төрлийн загварын хувилбарыг хийж чаддаг болсон гэж мэдэгдэж байна.

Металл төрлүүдийн хоорондох материал нийцэх чанар ба ажиллагаа

Нержавеющих ган, аллюминийн хайлш, нүүрстөрөгчийн гангууд дээрх лазер огтлолын ажиллагааны харьцуулалт

Лазерын огтлолтын ажиллагаа нь бид ямар металтай ажиллаж байгаагаас хамааран ихээр ялгаатай байдаг учир нь тус бүр өөр өөрийн онцлогтой. Жишээ нь, зэвэрдэггүй ган нь ихэвчлэн 0.5-12 мм зузаан байдаг. Зэвэрдэггүй ган нь бусад металлтай харьцуулахад дулаан муу дамжуулдаг тул үйлдвэрийн дэлгүүрүүд энэ түвшинд огтлолтын нарийвчлалыг ±0.1 мм нарийвчлалтай хийдэг. Алюминийн дулаан дамжуулах чадвар нь 205 Вт/мК байхад зэвэрдэггүй ганы хувьд зөвхөн 16 Вт/мК байдагтай харьцуула. Алюмини нь бүрэн өөр төрлийн сорилт юм. Гадаргуугийн тусгал нь үйлдвэрлэгчдэд илүү чадалтай лазер шаарддаг боловч энэ саадыг давсны дараа нарийн зохион бүтээлтийг хурдан хийх боломжийг нээж өгдөг бөгөөд заримдаа минутанд 40 метр хурдтай огтлох боломжтой. Найрлагын хувьд хямд байдгаараа түгээмэл хэрэглэгддэг нь уг нь бүтцийн хэсгүүдэд ихэвчлэн ашигладаг ч энд нэгэн бэрхшээл байдаг. Огтлох үед хийгээр туслахгүй бол исэлдэлт их бэрхшээл болон гарч ирнэ. Ихэнх дэлгүүрүүд энэ асуудлыг шийдэхийн тулд ширхэг лазер ба азотын цэвэрлэх аргуудыг хослуулан ашигладаг. 2023 онд Materials Processing сэтгүүлд нийтэлсэн сүүлийн үеийн судалгаа нь эдгээр аргуудын үр дүнтэй байдлыг баталж, олон төрлийн үйлдвэрлэлийн орчинд тэдгээрийг амжилттай хэрэглэж байгааг баталж өгсөн.

Янз бүрийн дулаан дамжуулагч металлд дулааны нөлөө ба ирмэгийн чанар

Материал дулааныг хэрхэн удирдах нь цэвэр огтлолт хийхэд шууд нөлөө үзүүлдэг. Жишээ нь, зэвэрдэггүй ган нь дулааныг маш хурдан дамжуулдаггүй тул энергийг илүү сайн төвлөрүүлэхэд тусалж, дунджаар 1.6 микрон нарийн ирмэг үүсгэдэг. Харин цагаан тугал нь дулааныг маш сайн дамжуулдаг тул лазерын импульсыг сайн тохируулах хэрэгтэй бусад тохиолдолд их хэмжээний дроссын хуримтлал үүсдэг. Цахиурын хайлш нь бүр нэмэлт хүндрэл үүсгэдэг. Зарим үйлдвэрүүд дулааныг тархахыг хянахын тулд огтлох хурдаа 15-20 хувь удаашруулах хэрэгтэй байдаг (2022 онд Дулааны шинжилгээний нийгэмлэг энэ асуудгийг судалсан). Машин параметрүүдийг зөв тохируулах нь чухал. Цахилгаан дамжуулалт сайтай металлтай ажиллах үед дулааны нөлөөллийн бүсийг 30-50 хувь хүртэл багасгасан гэж үйлдвэрүүд мэдээлж байна.

Зөөлөн цувралын хувьд цацраг эсвэл CO2 лазер: Асуулт нь зэвэрдэггүй ган прототипын үр ашгийг үнэлэхэд оршдог

3 мм-ээс бага зузаан зэвэрдэггүй ган элемент ажиллах үед цацраг лазерийг сонгох нь илүү сайн байдаг. Учир нь түүний долгионы урт нь 1070 нм байдаг. Энэ долгионы урт нь зэвэрдэггүй ганд илүү сайн шингэдэг ба энэ нь CO2 лазерийн системээс гадна гурван дахин сайн байдаг. 2024 оны сүүлийн судалгаагаар цацраг лазер нь цахилгааны зардлыг 40%-иар бууруулж, 0.8 мм зэвэрдэггүй ган хаалт таслах үед 99.8% давтамжтай сайн үр дүн үзүүлдэг. Тэгэхдээ CO2 лазерууд нь олон төрлийн материалыг нэгэн зэрэг ажилладаг үйлдвэрлэлийн шугамд ашиглагдах боломжтой байдаг. Гэсэн хэдий ч CO2 системийг ашиглах үед толинууд элэгдэж байдаг тул үйлдвэрлэлийн идэвхитэй ажиллагаануудад ашиглах үед 25%-иар илүү зардлыг шаарддаг.

Лазерийн үйлдвэрлэл дэх автомжруулалт болон чанарын хяналт

Автомжуулсан лазер таслах систем ашиглан хүний алдааг бууруулах

Онцгой төрлийн лазерын огтлогч машинууд нь материал боловсруулахдаа роботын систем болон параметрүүдийг автоматаар тохируулдаг ухаалаг программ хангамжийг өргөн ашигладаг. Тиймээс тохируулгын явцад гарах алдааг нь бууруулж чаддаг. 2025 оны LinkedIn-ийн зарим салбарын тайлангуудын дүгнэлтээр ийм төрлийн системүүд нь гар аргаар хийхтэй харьцуулахад алдааны түвшинг гуравны хоёроор бууруулдаг байна. Титан шиг нарийн материалтай ажиллах үед жижиг зөрүү ч маш их ач холбогдолтой байдаг. 0.05 мм-ийн нарийвчлал нь зүйл бүр зөв ажиллах эсвэл бүрэн ажиллагаагаа алдах боломжийг шийддэг.

Бодит цагийн хяналт болон мэдээллийн урвалын гинжийг ашиглан нэгдсэн байдлыг хангах

Одоогийн үеийн үйлдвэрлэлд одоо олон спектртэй датчикуудыг өндөр хурдны камеруудтай хамт ашигладаг бөгөөд эдгээр нь үйлдвэрлэлийн явцад минут тутамд 200-гаад чанарын шалгалт хийх чадамжтай. Өнгөрсөн жилээс Today's Medical Developments сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаагаар зөөлөн хайлш хийх үед бодит цагт дулааны хяналтын аргуудыг хэрэглэхэд үйлдвэрлэгчид материал гажих асуудлыг ойролцоогоор 41 хувь бууруулжээ. Ижил судалгаанд тогтоосноор 18 цагийн турш эгнээнд нь зөвхөн +/- 0.08 мм-ийн хэлбэлзэлтэй нарийвчлалыг нь сахин барьж чаджээ. Эдгээр оюун ухаант системүүд нь материалыг шугамын дагуу нь боловсруулах үед хийлний даралтын тохиргоо, лазерын фокусын цэгүүд зэрэг зүйлсийг байнга засварлан тохируулдаг бөгөөд үйлдвэрлэлийн бодит орчинд гардаг хэвийн хувьсах хэлбэрт тохируулга хийх боломжийг олгодог.

Шинэчлэл: Лазер огтлогч машинуудын бүрэн дөгөөлөлтэд хиймэл оюуныг ашиглах

Одоо эд ангийн эвдрэлийг урьдчилан таамаглах, дүрс оруулах төхөөрөмжийн элэгдлийг тодорхойлохийн тулд машин сургах загваруудыг ашигладаг. Эдгээр системүүд нь багажийн солилтоо хийх үед өөрийгөө тохируулж байдаг тул цахилгаан цацрагийн чанарыг өндөр хэмжээний хувьд дэлгэрэнгүй хэмжээний хувьд 29%-иар сайжруулдаг. Ийм технологийг анх байршуулсан компаниуд нь AI тохируулгыг автоматаар шалгах арга замуудтай хослуулснаар 97% -ийн амжилтанд хүрсэн.

Түгээмэл асуултууд

Прототип үйлдвэрлэхэд лазер хайчлах төхөөрөмжийг ашигласнаар ямар давуу талууд олох вэ?

Лазер хайчлах төхөөрөмжүүд нь өндөр нарийвчлал, хурдан прототип үйлдвэрлэл, CAD файлуудыг шууд эцсийн бүтээгдэхүүн болгон хувиргах боломжийг олгодог. Мөн эдгээр төхөөрөмжүүд нь нарийн геометр загварууд, хурдан загварын өөрчлөлтүүдийг дэмждэг.

Лазер хайчлах төхөөрөмжүүд үйлдвэрлэлийн масштабыг хэрхэн сайжруулдаг вэ?

Лазер хайчлах төхөөрөмжүүд нь төгсөлдөг алгоритмууд болон масштаблах боломжтой лазерын хүчний тохиргоонуудын благодаралтайгаар нэгж прототипоос эхлээд өндөр хэмжээний үйлдвэрлэл хүртэлх шилжилтийг хийх боломжтой бөгөөд өөр төхөөрөмжүүдийг шаарддаггүй.

Лазер хайчлах төхөөрөмжүүд нь янз бүрийн төрлийн металлыг үр дүнтэй мөрдөж чадах уу?

Тийм, лазерийн огтлогч машиныг зөөлөн ган, цайр, нүүрстөрөгчийн ган зэрэг олон төрлийн металлыг хэрэглэхийн тулд лазерын хүч, импульсын хэлбэр, туслах хийн тохиргоог тохируулснаар илүү сайн үр дүнгийн тулд зохион бүтээдэг.

Лазерийн үйлдвэрлэлд автоматжуулалт ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?

Лазерийн үйлдвэрлэлд автоматжуулалт нь хүний алдааг багасгаж, бодит цагийн хяналтын дэвшилтэт нарийвчлалыг сайжруулж, үйлдвэрлэлийн параметрүүдийн хурдан тохиргоог дэмждэг тул өндөр гарц, тогтвортой байдлыг хангана.

Нимгэн цайрыг огтлохдоо цахилгаан лазераас илүүдэл CO2 лазерыг яагаад сонгох вэ?

Цахилгаан лазер нь CO2 лазертай харьцуулахад илүү сайн энерги шингээлт, бага үйлчилгээний зардалтай тул нимгэн цайрыг огтлоход илүү үр ашигтай байдаг. CO2 лазер нь олон төрлийн материалыг үйлдвэрлэх үед илүү тохиромжтой ч үйлчилгээний зардал өндөр байдаг.