Elección de la máquina de corte por láser de fibra

- Oct 24, 2019-

Este análisis cuidadoso e integral examina no solo el equipo de corte por láser en sí, sino también el impacto que tendrá el nuevo equipo en otros procesos de fabricación de chapa existentes.


Evolución de la tecnología de corte por láser de fibra


El corte por láser de fibra ha sido una de las tecnologías más "disruptivas" introducidas en el mercado de la metalurgia desde que los láseres de CO2 se introdujeron por primera vez para cortar chapa en la década de 1980. La tecnología de corte por láser de fibra se considera un cambio disruptivo y "revolucionario" porque ha impactado todo el status quo en la fabricación de chapa. Y las oportunidades son fáciles de realizar.

En un período de tiempo relativamente corto, hemos visto avances exponenciales en la tecnología de corte por láser de fibra utilizada para cortar chapas y planchas de metal planas. En solo cinco años, los láseres de fibra alcanzaron el umbral de corte de 20kW que los láseres de CO2 que aproximadamente no pueden alcanzar. Para ser justos, los láseres de fibra, algunos de más de 20 kW, han sido utilizados por otras industrias durante muchos años en aplicaciones distintas al corte de chapa.

Ventajas de la tecnología de corte por láser de fibra

Las principales ventajas de cortar chapas planas con tecnología láser de fibra se derivan de su configuración monolítica, de fibra a fibra, de diseño compacto de estado sólido que no requiere mantenimiento y proporciona un menor costo de operación que el que se puede lograr con láseres de CO2 comparables.

Las características del rayo láser de fibra también proporcionan velocidades de corte mucho más rápidas que los láseres de CO2, como veremos a continuación.

 

El haz enfocado de incluso un láser de fibra de 2 kW demuestra una densidad de potencia 5 veces mayor en el punto focal en comparación con un láser de CO2 de 4 kW. También posee una característica de absorción 2.5 veces mayor debido a la longitud de onda más corta del láser de fibra.

La mayor absorción de la longitud de onda de la fibra y la mayor densidad de potencia creada por el haz enfocado se combinan para lograr un aumento de hasta cinco veces en las velocidades de corte en materiales de menos de 1/4 de pulgada de espesor.

 

Los sistemas de corte por láser de fibra ciertamente pueden cortar hasta una pulgada de grosor con mayores potencias de láser de fibra e incluso cortar más rápido cuando se utiliza nitrógeno como gas auxiliar, pero el "punto óptimo" donde se obtienen los beneficios más significativos es en las 5/16 pulgadas y bajo rango para el acero cuando se hacen comparaciones con sistemas de CO2. Ciertamente, si está procesando materiales de acero inoxidable, aluminio, latón o cobre, la tecnología láser de fibra es la más rápida y económica, independientemente del grosor.

 

Los beneficios de velocidad son más profundos cuando se emplea nitrógeno como gas auxiliar porque el nitrógeno expulsa el material fundido de la ranura tan rápido como se funde. Cuanto mayor sea la densidad de potencia del rayo láser, más rápido se lleva el material a un estado fundido, más rápida es la velocidad de alimentación.

La utilización efectiva de los beneficios de velocidad de los láseres de fibra de alta potencia requiere una planificación y gestión cuidadosas de todos los procesos. Con un rendimiento de tres a cuatro veces mayor y un costo de operación que es la mitad del láser de CO2, las ganancias financieras pueden cambiar el juego. Los resultados son un menor costo por parte, mayores márgenes potenciales de ganancias y un menor retorno del tiempo de inversión. No olvidemos el beneficio adicional de una mayor capacidad de la máquina ahora que está procesando volúmenes de piezas normales mucho más rápido, brindando la oportunidad de realizar un trabajo adicional para aumentar aún más sus ingresos por ventas y ganancias.

Los láseres de fibra pueden cortar cobre, latón y aluminio mucho mejor y con mayor seguridad que el CO2 porque el haz se absorbe más fácilmente y no se refleja. Los costos operativos de láser de fibra son típicamente la mitad de lo que puede ofrecer un sistema de CO2 debido al menor consumo eléctrico y la alta eficiencia eléctrica de los láseres de fibra.

 

Hay muchos aspectos del funcionamiento de una cortadora láser de CO2 que no existen al operar una cortadora láser de fibra:

Una cortadora láser de fibra de alta potencia es capaz de cortar hasta 5 veces más rápido que un láser de CO2 convencional y utiliza la mitad de los costos operativos.

Las cortadoras láser de fibra no necesitan ningún tiempo de calentamiento, generalmente alrededor de 10 minutos por arranque para un láser de CO2.

La cortadora láser de fibra no requiere mantenimiento de la trayectoria del haz, como la limpieza de espejos o lentes, controles de fuelle y alineaciones del haz. Esto puede consumir otras 4 o 5 horas por semana para un láser de CO2.

Los láseres de fibra tienen una trayectoria de haz de fibra óptica completamente sellada tanto en la fuente de alimentación como en la entrega de fibra al cabezal de corte. El rayo no está sujeto a la trayectoria del rayo como en el caso de los láseres de CO2.

Las trayectorias del haz de fibra óptica mantienen un centrado constante del haz de la boquilla.

Debido a que la integridad del haz de fibra se mantiene constante día a día, también lo hacen los parámetros de corte, que requieren muchos menos ajustes que un láser de CO2.

¿Qué pasa con todo este tiempo ahorrado? ¡Mayor productividad y mayor capacidad de la máquina! Con la cortadora láser de fibra capaz de velocidades de corte cinco veces más rápidas, generando tres o cuatro veces más piezas por unidad de tiempo y un 50% menos de costos operativos en comparación con los láseres de CO2, esto representa una gran oportunidad basada en haber creado más capacidad de la máquina .

Si está ejecutando múltiples láseres, tal vez podría considerar reemplazar dos máquinas de corte por láser de CO2 con una máquina de corte por láser de fibra.

La cuestión de qué tecnología es adecuada para usted realmente se reduce a su operación. ¿Qué tan bien se ajusta el sistema a su aplicación particular? ¿Cuánto más rápido y cuánto más rentables se producirán sus piezas? Con esto en mente, será necesario hacer un análisis cuidadoso de los datos pertinentes, incluido el rango de aplicación, los costos operativos, el rendimiento, el costo de propiedad y, por supuesto, los costos de inversión.

Cualquiera sea la conclusión final, no se olvide del impacto de esta inversión en sus procesos posteriores: ¿Qué efecto tiene la adición de este nuevo sistema de corte por láser en el flujo de operaciones antes y después de cortar las piezas?

Ciertamente, saber y prepararse de antemano que los sistemas de oficina de front-end necesitarán mantenerse al día con la productividad del láser de fibra ayuda a los fabricantes a ajustar sus procesos de front-end para mantener el corte por láser de fibra, en lugar de esperar trabajos. Saber que los materiales deberán presentarse al cortador láser de fibra de manera oportuna generará una nueva eficiencia en el manejo e inventario de materiales. Saber que los volúmenes de piezas de corte aumentados deben cumplirse con una capacidad de flexión adicional ayudará a preparar el área de flexión para el volumen aumentado. Para los fabricantes que utilizan sistemas de corte por láser de CO2, el cambio a la tecnología láser de fibra representa una gran oportunidad que no se puede pasar por alto.