El futuro de la tecnología de corte por láser de hoja de metal

El futuro de la tecnología de corte por láser de hoja de metal


El corte por láser también ha cambiado en las últimas décadas. Primero fueron los láseres de CO2. Estos reinaron de manera suprema durante algunas décadas, hasta que un recién llegado entró en escena en forma de láseres de fibra.

Tanto los láseres de CO2 como los de fibra tienen sus ventajas y desventajas: el CO2 se ve a menudo como un láser universal, pero a veces carece de velocidad, mientras que la fibra es generalmente más rápida, pero golpea la barrera al cortar materiales más gruesos. Solo recientemente la industria ha visto que los láseres de fibra comienzan a alcanzar el CO2 en términos de grosor de material (consulte nuestro artículo de marzo de 2014, “El próximo salto en el corte por láser de fibra”).
Y ahora, los OEM están trabajando para la próxima generación de sistemas de corte por láser utilizando un nuevo tipo de láser llamado láser de diodo directo. Sin embargo, solo hay un láser de diodo directo disponible actualmente que es capaz de cortar acero. Por ahora, la mayoría de los sistemas de láser de diodo se utilizan en operaciones como el tratamiento térmico y el revestimiento.


Según Coherent, el HighLight 10000D, parte de la línea de fuentes de láser de diodo directo Highlight D de la compañía, proporciona hasta 10 kW de potencia de diodo directo a 975 nm.

Cuando se le pidió que explicara qué son exactamente los láseres de diodo, Frank Gaebler, Gerente Senior de Mercadotecnia de Productos para Láseres de CO2 de Coherent, Inc., dice: Con un reproductor de CD, DVD o Blu-Ray.
"Es un dispositivo semiconductor que, en las condiciones adecuadas, emite luz láser, en lugar de luz incoherente como lo haría un LED, lo que significa que puede enfocarse en un punto mucho más cerrado".

Gaebler continúa diciendo que la conclusión es que los láseres de diodo directo son muy eficientes eléctricamente.
"Por la cantidad de electricidad que pones, obtienes una buena cantidad de energía óptica", explica. "Eso contrasta con la mayoría de los otros tipos de láseres, donde es posible que solo obtengas un porcentaje de eficiencia de conversión: pones mucha potencia y obtienes una cantidad de luz bastante pequeña".

Esta carcasa fue soldada usando un láser de diodo directo.

Tracey Ryba, Gerente de Producto para Láseres en TRUMPF Norteamérica, explica lo que hace que los láseres de diodo sean tan diferentes.
"No importa de qué tecnología láser esté hablando, tienen los mismos tres componentes: el medio activo, la excitación y la cavidad óptica", dice. “En general, en los últimos 10 años, se han usado diodos para bombear la fibra o el láser de disco, pero a medida que la tecnología ha cambiado, hemos visto una explosión de la tecnología de diodos en la calidad del haz, o el brillo del diodo. Esto ha mejorado dramáticamente, por lo que ahora podemos tomar esos diodos de bomba y acoplarlos directamente a las fibras. De esta manera, ya no estás bombeando activamente el medio.

“Con el CO2, estás usando electricidad para bombear el gas; Con fibra y disco, estás usando diodos para bombear; y ahora podemos tomar el diodo que bombeaba esos medios, tomar la luz del diodo en sí, y combinarla directamente en la fibra y entregarla a la pieza de trabajo. Eso es realmente lo que ha sido la evolución de la tecnología de diodos en los últimos cinco o siete años; ha cambiado el panorama ”. En otras palabras, los láseres de diodo directo cortan al intermediario, y al hacerlo, ofrecen tasas de eficiencia mucho más altas.

"Si estás viendo los láseres de CO2, ofrecen aproximadamente un 10 por ciento de eficiencia de enchufes de pared", dice Ryba. “Los láseres de fibra y de disco son aproximadamente un 30 por ciento de energía de combustión eficiente en enchufes de pared, mientras que los láseres de diodo tienen actualmente alrededor de un 40 por ciento de eficiencia en enchufes de pared y probablemente se aproximan a un 50 por ciento en los próximos años. Con los láseres de diodo, básicamente estás eliminando partes del láser, y en realidad solo estás usando la parte de la bomba, por lo que se convierte en un proceso muy eficiente ".
Junto con el aumento de la eficiencia del enchufe de pared, Gaebler también señala que los láseres de diodo generan menos calor. “Para contrastar eso, con los láseres de CO2, debe tener agua y enfriamiento, y los aparatos de enfriamiento son más grandes y más complejos que el propio láser, porque tienen que eliminar todo este calor: el calor de las olas que se produce debido a la ineficiencia de La conversión de la electricidad a la luz ".

Según TRUMPF, el TruDiode 6006 proporciona 6000 W de potencia a una longitud de onda de 920-1040 nm, y está diseñado para soldadura fuerte por láser, soldadura por penetración profunda, soldadura por conducción de calor y soldadura por láser de plásticos.


Actualmente, las aplicaciones principales de los láseres de diodo directo son el tratamiento térmico y el revestimiento, y para ambos procesos, los láseres de diodo directo son extremadamente útiles. Dadas sus propiedades únicas, permiten a los usuarios calentar selectivamente cualquier material con el que estén trabajando.
Gaebler da un ejemplo para el tratamiento térmico. “Con este rayo láser puede calentar un diente de engranaje, un borde de herramienta o algo similar, y solo calienta esos primeros micrones, especialmente porque se absorbe relativamente bien. No distorsiona la pieza, y la otra cosa es que, debido a que la está calentando de manera tan selectiva, tan pronto como apaga el láser, el aire generalmente lo apaga. Por lo general, no requiere ningún tipo de extinción activa. Has eliminado todos esos pasos extra. Se ha disparado con un láser, se endurece exactamente el punto que desea, y nada más, y boom, ya está. En general, hay un mínimo o ningún procesamiento posterior requerido. Esa es la gran ventaja ".

Dadas todas las ventajas de los láseres de diodo, uno podría preguntarse por qué aún no se utilizan para cortar chapa metálica. La respuesta es que, en casi todos los casos, los láseres de diodo directo no pueden producir el brillo necesario para las operaciones de corte.

"Todo el mundo está trabajando en eso como el objetivo final. No solo TRUMPF, sino todas las compañías ”, dice Ryba. “Ya podemos hacerlo en un entorno de laboratorio, por lo que ahora solo estamos llegando a un nivel industrial. La tecnología ha mejorado para obtener un mayor brillo de los diodos. Esa tecnología cambia cada año, y a medida que la tecnología evolucione, la llevaremos al mercado ".
Ryba predice que los talleres podrían ver láseres de diodo directo capaces de cortar acero en el mercado en los próximos cinco años. Incluso podría suceder mucho antes, pero, en cualquier caso, los próximos años serán muy interesantes para la tecnología de corte por láser, y el panorama está a punto de ser revolucionado.