Precyzja, niezawodność, wydajność, czyli lasery

Tomasz SłobodaNasze produkty

Laser jest jednym z najdoskonalszych narzędzi do obróbki metalu. Wykorzystywany do spawania, cięcia, zgrzewania, grawerowania udowodnił swoją przydatność w każdej skali: od przemysłu elektronicznego pracującego z detalami o średnicy mniejszej  od ludzkiego włosa,
po stoczniowy, gdzie  z powodzeniem tnie stalowe blachy i profile o grubości kilku centymetrów.

Technologia laserowa fascynuje, ponieważ ma potężny, niewykorzystany potencjał. Można wymyślać dziesiątki nowych zastosowań lasera w niemal każdej dziedzinie życia – od techniki przez medycynę, po badania naukowe, rozrywkę czy telekomunikację.

Mitsubishi Electric ma szczęście i zaszczyt współtworzyć historię przemysłowego wykorzystania laserów niemal od początku. Kilkadziesiąt lat przygody z techniką laserową zaowocowało ogromną wiedzą i doświadczeniem, oryginalnymi konstrukcjami, dogłębną znajomością technologii, skutecznymi praktycznymi rozwiązaniami. Z tego dorobku mogą korzystać wszyscy przedsiębiorcy, którzy zaufali Mitsubishi Electric i postanowili zainwestować w rozwijane przez nas urządzenia do laserowego cięcia metalu.

Fantastyczne początki

W pewnym sensie wynalezienie lasera zostało przepowiedziane przez autorów powieści fantastyczno-naukowych. „Promienie śmierci” przesyłające potężne porcje energii na wielkie odległości opisywało wielu autorów. Miały one powstawać w bliżej nieokreślonych, choć bardzo rzadkich i drogich kryształach i mieć zdolność przenoszenia porcji energii wystarczających do odparowania średniej wielkości planety, nie wspominając o ludziach i ich statkach kosmicznych. Takie pomysły pobudzały wyobraźnię czytelników, słuchaczy (mówimy o czasach sprzed wynalezienia telewizji) i widzów.

Naukowe podstawy konstrukcji lasera opisali dwaj wybitni fizycy. W 1900 roku Max Planck opisał zależność pomiędzy energią promieniowania a jego częstotliwością. Doszedł do wniosku, że energia może być emitowana i pochłaniana jedynie w postaci kwantów, to znaczy porcji o stałej wartości. Pięć lat później Albert Einstein zaproponował wyjaśnienie zjawiska nazywanego efektem fotoelektrycznym, a w 1917 wprowadził pojęcie emisji wymuszonej, która potem umożliwiła konstrukcję pierwszego lasera.

Pierwszy maser (prekursor lasera wytwarzający fale radiowe w zakresie mikrofalowym) został uruchomiony w 1951 roku. A potem poszło bardzo szybko. W 1957 roku dwaj amerykańscy fizycy, Townes i Gould (który wówczas był jeszcze studentem), sporządzili niezależnie od siebie szkice urządzenia, nazwanego później laserem. W 1960 r. amerykański patent uzyskuje Townes ze swoim ówczesnym współpracownikiem Schawlowem. Zgłoszenie Goulda pominięto, co doprowadziło do trwającej 30 lat „wojny patentowej”.

Pierwszy promień lasera został wyemitowany 15 maja 1960 r. w Hughes Research Laboratories w Malibu. Theodore H. Maiman uzyskał go, stosując monokryształ syntetycznego rubinu umieszczony wewnątrz potężnej lampy błyskowej. W pewnym stopniu spełniły się przeczucia twórców SF: był kryształ (choć syntetyczny) i promień niosący energię, chociaż jego moc i zasięg musiały rozczarować miłośników fantastyki. Natomiast fizycy byli (i są do dzisiaj) zachwyceni tym osiągnięciem.

W tym samym 1960 roku kolejni fizycy uruchomili lasery uranowe i helowo-neonowe. W 1961 roku pierwsze lasery trafiły na rynek komercyjny, pojawił się laser neodymowy, pierwszy pacjent okulistyczny został zoperowany przy pomocy lasera. Potem zaczęto konstruować lasery na arsenku galu, YAG, GaAsSp  i innych substancjach. W 1963 r. rynek laserów w USA wyceniano na około milion dolarów.

W 1964 roku powstał laser oparty na dwutlenku węgla, który z czasem stał się podstawowym narzędziem techniki laserowej w przemyśle i medycynie. Pierwszy laser tego typu wyprodukowany przez Mitsubishi Electric trafił do klienta w 1977 roku. Od tamtej pory Mitsubishi Electric doskonali technikę laserową, szukając nowych, oryginalnych sposobów wytwarzania promieniowania laserowego, optymalizując parametry wiązki laserowej pod kątem obróbki konkretnych materiałów, konstruując coraz doskonalsze układy optyczne do kolimacji wiązki.

Mitsubishi Electric oferuje swoim klientom kompletne rozwiązania oparte w większości na własnych produktach.
Kompletne rozwiązania

W 1977 roku, w momencie wejścia na rynek techniki laserowej, Mitsubishi Electric było dojrzałą firmą o ugruntowanej pozycji, z 56-letnim doświadczeniem w dostarczaniu nowoczesnych rozwiązań dla przemysłu i konsumentów. Od 1921 roku, kiedy nowo powstała firma uruchomiła swój pierwszy zakład w Nagoi, żeby produkować szybko podbijające rynek wentylatory, zmieniło się prawie wszystko. W latach siedemdziesiątych XX wieku na koncie Mitsubishi Electric było wiele osiągnięć: komputery, stacje radiolokacyjne, generatory prądu, udział w programie satelitarnym, pierwsze w Japonii automatyczne pociągi metra.

Firma nieustannie poszerzała zakres zainteresowań o kolejne dziedziny: elektronikę cyfrową, automatykę przemysłową, robotykę. Zdobyta w tym czasie wiedza, doświadczenie, dokonane wynalazki, uzyskane patenty stanowią dzisiaj potężny kapitał, który sprawia, że Mitsubishi Electric może zaoferować swoim klientom coś, z czym inne korporacje mają poważny problem: kompletne rozwiązania oparte w większości na własnych produktach.

Bardzo dobrym przykładem są urządzenia do cięcia laserem produkowane przez Mitsubishi Electric od podstaw: napędy, siłowniki, rezonatory, tor optyczny, sterowniki i inne podzespoły automatyki przemysłowej pochodzą z własnej produkcji. Wynika stąd kilka niezwykle istotnych korzyści: po pierwsze, gwarancja doskonałej współpracy podzespołów mechanicznych i komunikacji urządzeń elektronicznych i sterowników automatyki. Bez niekompatybilności, różnic w protokołach transmisji danych, nieoczekiwanych „efektów ubocznych” które czasami towarzyszą integracji urządzeń dostarczanych przez różnych producentów.

Po drugie, Mitsubishi Electric projektuje swoje urządzenia z myślą o okresach eksploatacji obejmujących dziesięciolecia, bez obawy, że maszynę trzeba będzie przebudowywać we własnym zakresie albo zezłomować, ponieważ któryś z podzespołów nieoczekiwanie przestanie być produkowany. Mitsubishi Electric zapewnia dostęp do części zamiennych do 30 lat od momentu zainstalowania urządzenia. Doceniamy zaufanie, jakim darzą nas klienci, i dokładamy wszelkich starań, żeby utrzymać w ruchu wszystkie, nawet bardzo wiekowe urządzenia naszej produkcji.

Dbałość o zdrowie i środowisko naturalne

Kluczowe znaczenie ma skuteczne odprowadzanie zanieczyszczeń generowanych przez system laserowy. Opary powstające w trakcie procesu cięcia są odprowadzane bezpośrednio spod obszaru głowicy tnącej, po czym przechodzą przez układ wkładów filtracyjnych o skuteczności oczyszczania 99,999%. Efektem jest czyste powietrze bezpieczne dla operatora i środowiska naturalnego.

Dokąd zmierzamy?

Gdyby trzeba było wymienić kilka wartości, które Mitsubishi Electric stawia na pierwszym miejscu, wybierając kierunek rozwoju swoich maszyn, byłyby to: niezawodność, wydajność, precyzja, energooszczędność, długowieczność, nowoczesność, odporność na uszkodzenia (również spowodowane błędami w obsłudze).

Mitsubishi Electric znalzło rozwiązanie znacznie skracające czas obróbki laserowej. Technologia F-CUT umożliwia uzyskanie bardzo szybkiego ruchu głowicy tnącej bez wyłączania wiązki. Nie trzeba jej zatrzymywać w miejscu wpalenia i wyjścia, a to oznacza, że ruchome elementy posiadające bezwładność nie muszą być nagle przyspieszane ani zwalniane. Układ sterowania wiązką lasera komunikuje się bezpośrednio z głowicą tnącą, wykorzystując technologię MHC-L (Mitsubishi Electric High-Speed Controller for Lasers). Załączenie i wyłączenie wiązki następuje w ciągu mikrosekundy, bez ryzyka wyjścia poza zaprogramowaną ścieżkę.

Głowice tnące w urządzeniach laserowych Mitsubishi Electric są zabezpieczone przed uszkodzeniem w wyniku kolizji. W większości przypadków urządzenie może bezpiecznie kontynuować pracę po krótkim postoju i nieskomplikowanej interwencji pracownika obsługującego wycinarkę. Precyzyjny dobór parametrów wiązki i przepływu gazu osłonowego umożliwił skrócenie czasu przebicia materiału o kilkadziesiąt procent. Przepalanie zwykłej stali może trwać zaledwie 20% czasu potrzebnego dotychczas.

Technologia laserowa fascynuje, ponieważ ma potężny, niewykorzystany potencjał. Można wymyślać dziesiątki nowych zastosowań lasera w niemal każdej dziedzinie życia: od techniki po medycynę, badania naukowe, rozrywkę, telekomunikację.

Mitsubishi Electric rozwija równolegle dwie technologie wytwarzania promieniowania laserowego: światłowodową (fiber), przeznaczoną do cięcia materiału o mniejszej grubości oraz opartą na CO2 (Cross-Flow).

Wykorzystanie kilku pracujących równolegle i poniżej maksymalnego poziomu mocy modułów światłowodowych umożliwia utrzymanie maszyny w ruchu nawet w przypadku awarii jednego z modułów. Pozostałe automatycznie zwiększą swoją moc tak, aby zachować zadane parametry wiązki.

Lasery Cross-Flow z wolnym przepływem oszczędzają gaz i dzięki temu pozwalają zredukować koszty produkcji.

Układy automatyki montowane w wycinarkach Mitsubishi Electric dbają o utrzymanie stałej długości wiązki i mocy. System HSPS gwarantuje, że wahania mocy nie będą większe, niż 1%.

Nowy moduł sterowania D-CUBES znacznie ułatwia optymalizację procesów pod kątem wydajności, precyzji i kosztów. System odczytuje rejestrowane przez wiele czujników monitorujących przebieg procesu. Dane mogą być zapisywane w chmurze i udostępniane operatorom urządzenia oraz pracownikom odpowiedzialnym za organizację i nadzorowanie produkcji. Interfejs sterownika został zaprojektowany tak, żeby jak najbardziej ułatwić obsługę i przyspieszyć interpretację informacji.

Lokalnie

Mitsubishi Electric blisko współpracuje ze swoimi dystrybutorami. W Polsce wyłącznym przedstawicielem sprzedającym i serwisującym lasery do cięcia jest Polteknik Ltd Sp. z o.o. Firma, która ma na koncie ponad 2500 instalacji urządzeń przemysłowych w Polsce, takich jak: prasy krawędziowe, wykrawające, nożyce gilotynowe, zaginarki, centra gnące i centra do polerowania oraz szlifowania powierzchni, obrabiarki CNC, centra zrobotyzowane oraz wycinarki Mitsubishi Electric. W tym przypadku współpraca wykracza daleko poza sprzedaż, montaż i serwisowanie urządzeń. Jej owocem są konkretne, oryginalne rozwiązania, na przykład opracowany przez Polteknik nowoczesny i bardzo kompaktowy system załadunkowo-rozładunkowy w bardzo konkurencyjnej cenie. Całość jest oparta na komponentach Mitsubishi Electric.

Cięcie laserowe Mitsubishi Electric dla systemów  satelitarnych

Najbardziej surowe wymagania w zakresie jakości obowiązują w przemyśle kosmicznym, dla którego Mitsubishi Electric zbudowało jak dotąd 40 satelitów krążących wokół Ziemi. Jakość komponentów stosowanych w tych rozwiązaniach od dekad jest realizowana systemami laserowymi i EDM Mitsubishi Electric.

Zapraszamy

Niedawno została oddana do użytku nowa siedziba Mitsubishi Electric w Ratingen w Niemczech. Serdecznie zapraszamy do obejrzenia wystawy prezentującej naszą historię, dokonania i idee wyznaczające drogę, którą będziemy podążać w kolejnych latach. Z kolei w Polsce zapraszamy do odwiedzin showroomu firmy Polteknik, gdzie można przeprowadzać testy cięcia, wyliczać czasy oraz koszty dla poszczególnych arkuszy i detali oraz poznać różnicę w obu oferowanych technologiach laserowych.



About the Author

Tomasz Słoboda