Laserleikkaus on terminen leikkausmenetelmä, jossa kohdistettu lasersäde sulattaa metallin ja leikkauskaasu puhaltaa sulan pois leikkausurasta. Menetelmällä ohutlevystä saadaan tarkkoja ja toistettavia osia ilman osakohtaisia työkaluja, joten se sopii yhtä hyvin prototyyppeihin kuin sarjatuotantoon. Metallin laserleikkaus on nykyisin useimpien ohutlevyosien ensimmäinen työvaihe ennen särmäystä, hitsausta ja kokoonpanoa. Käymme tässä artikkelissa läpi, miten laserleikkaus toimii, mitä materiaaleja sillä leikataan ja milloin se on oikea valinta.
Mitä laserleikkaus on?
Laserleikkauksessa laserlähteen tuottama säde ohjataan optiikan avulla leikkauspäähän ja kohdistetaan pieneen pisteeseen materiaalin pinnalla. Kohdistetun säteen energia sulattaa tai höyrystää materiaalin, ja leikkauskaasu puhaltaa sulan pois. Kun leikkauspää liikkuu ohjelman mukaan, levyyn syntyy kapea ja tarkka leikkausura.
Koneen tietokoneohjaus lukee muodot suoraan piirustuksesta, joten leikkaus ei tarvitse osakohtaisia työkaluja, kuten meistoja. Tämä tekee laserleikkauksesta joustavan: sama kone leikkaa yhden prototyypin ja sadan kappaleen sarjan ilman työkalumuutoksia.
Mekaanisiin leikkausmenetelmiin verrattuna laserleikkaus mahdollistaa monimutkaisemmat muodot ja kapeamman leikkausuran, eikä leikkauspää kosketa materiaalia. Lue lisää laserleikkauksen eduista perinteisiin menetelmiin verrattuna. Teollisen laserleikkauspalvelun Salossa ja muualla Suomessa tyypillisiä kohteita ovat koneenosat, kotelot, kannakkeet ja muut ohutlevyosat.
Miten laserleikkaus toimii vaihe vaiheelta?
Laserleikkaus etenee piirustuksesta valmiiseen osaan muutamassa selkeässä vaiheessa:
- Piirustus tai malli: Leikattavat muodot tuodaan koneelle sähköisenä tiedostona. Tyypillisiä tiedostomuotoja ovat DXF tasopiirustuksille ja STEP 3D-malleille.
- Osien sijoittelu levylle: Osat sijoitellaan levylle eli nestataan niin, että materiaalihukka jää mahdollisimman pieneksi.
- Leikkausparametrien valinta: Teho, nopeus, polttopiste ja leikkauskaasu valitaan materiaalin ja ainepaksuuden mukaan.
- Leikkaus: Kone leikkaa osat ohjelman mukaisessa järjestyksessä.
- Osien irrotus ja viimeistely: Valmiit osat irrotetaan levystä ja viimeistellään tarvittaessa ennen jatkokäsittelyä.
Koska leikkaus perustuu suoraan sähköiseen piirustukseen, muutos piirustuksesta tuotantoon on nopea. Sama tiedosto voidaan leikata uudelleen, kun osia tarvitaan lisää.
Leikkauskaasu: happi, typpi vai ilma?
Leikkauskaasu vaikuttaa leikkausnopeuteen ja reunan laatuun. Musta teräs leikataan tyypillisesti hapella. Happi reagoi kuuman teräksen kanssa eksotermisesti eli tuottaa lisälämpöä, mikä nopeuttaa erityisesti paksumpien aineiden leikkausta. Leikkausreunaan jää tällöin ohut oksidikerros.
Ruostumaton teräs ja alumiini leikataan tyypillisesti typellä. Typpi ei reagoi sulan metallin kanssa, joten se estää hapettumisen ja reunasta tulee kirkas. Tämä on tärkeää, kun osat hitsataan tai jätetään näkyviin. Paineilma on joissakin kohteissa edullinen vaihtoehto, mutta koska ilmassa on happea, reuna ei ole yhtä puhdas kuin typellä leikattaessa.
Mitä materiaaleja laserilla leikataan?
Laserilla leikataan lähes kaikkia teollisuudessa käytettäviä ohutlevymetalleja. Materiaali vaikuttaa leikkauskaasun valintaan, leikkausnopeuteen ja jatkokäsittelyn tarpeeseen.
| Materiaali | Tyypillinen leikkauskaasu | Huomioitavaa |
|---|---|---|
| Rakenneteräs | Happi | Nopea leikkaus, reunaan jää oksidikerros |
| Sinkitty teräs | Valitaan materiaalin ja paksuuden mukaan | Sinkkipinnoite palaa leikkausreunalta |
| Ruostumaton teräs | Typpi | Kirkas ja hapeton reuna |
| Haponkestävä teräs | Typpi | Kirkas ja hapeton reuna |
| Alumiini | Typpi | Hyvä lämmönjohtavuus ja heijastavuus vaativat laitteistolta tehoa |
| Kupari ja messinki | Valitaan materiaalin ja laitteen mukaan | Heijastavat lasersädettä, kuitulaserin lyhyempi aallonpituus imeytyy niihin paremmin |
Materiaalien soveltuvuudesta kerromme tarkemmin artikkelissa laserleikkaukseen parhaiten soveltuvat materiaalit. Leikattavan paksuuden rajat riippuvat materiaalista ja laitteesta, ja niitä käsittelemme artikkelissa kuinka paksua terästä laserilla voi leikata.
Laserleikkauksen edut teollisuudessa
Laserleikkaus teollisuudessa on yleistynyt, koska se yhdistää tarkkuuden, joustavuuden ja nopeuden. Keskeiset edut ovat:
- Ei osakohtaisia työkaluja: leikkaus perustuu suoraan piirustukseen, joten pienetkin erät ovat kannattavia.
- Prototyypeistä sarjoihin: sama menetelmä sopii yksittäiskappaleisiin ja toistuviin sarjoihin.
- Monimutkaiset muodot: pienet reiät, tarkat kaaret ja yksityiskohtaiset muodot onnistuvat ilman lisätyövaiheita.
- Kapea leikkausura ja pieni lämpövaikutus: materiaalia hukkaantuu vähän ja osat pysyvät muodossaan.
- Hyvä toistettavuus: jokainen osa leikataan samalla ohjelmalla ja samoilla parametreilla.
- Nopea muutos: piirustuksen päivitys siirtyy tuotantoon ilman työkalumuutoksia.
Siksi laserleikattujen koneenosien valmistus on luonteva ratkaisu kone- ja laiterakentajille, jotka tarvitsevat tarkkoja osia vaihtelevin määrin. Laserleikkaus sopii erityisen hyvin myös prototyyppien valmistukseen, koska ensimmäiset kappaleet saadaan nopeasti suoraan piirustuksesta.
Milloin jokin muu menetelmä sopii paremmin?
Laserleikkaus ei ole paras ratkaisu kaikkeen. Plasmaleikkausta käytetään tyypillisesti paksummille teräslevyille, joissa leikkausreunan tarkkuus ei ole yhtä kriittinen. Vesileikkaus taas ei lämmitä materiaalia lainkaan, joten sitä käytetään materiaaleille, jotka eivät kestä lämpöä, ja erittäin paksuille kappaleille.
Menetelmä kannattaa valita materiaalin, ainepaksuuden, tarkkuusvaatimuksen ja sarjakoon mukaan. Vertailemme vaihtoehtoja tarkemmin artikkeleissa laserleikkauksen ja plasmaleikkauksen ero ja laserleikkaus ja vesileikkaus kustannuksiltaan.
Mitä laserleikkaustilaukseen tarvitaan?
Mitä täydellisemmät tiedot tilauksessa on, sitä nopeammin ja tarkemmin tarjous syntyy. Kerro tilauksessa ainakin:
- Piirustus tai malli, mieluiten DXF- tai STEP-muodossa
- Materiaali ja ainepaksuus
- Kappalemäärä ja tieto siitä, toistuuko tilaus
- Kriittiset mitat ja toleranssit
- Jatkokäsittely, kuten särmäys, hitsaus tai pintakäsittely
- Toivottu toimitusaikataulu
Hintaan vaikuttavista tekijöistä kerromme artikkelissa laserleikkauksen hinta. Jos osa on vasta suunnitteilla, kannattaa tutustua myös siihen, mitä laserleikkaus vaatii suunnittelulta.
Laserleikkaus osana valmistusketjua
Harva laserleikattu osa on valmis heti leikkauksen jälkeen. Tyypillisesti leikattu levy särmätään, hitsataan osaksi rakennetta, viimeistellään ja kootaan. Kun nämä vaiheet tehdään samassa paikassa, osia ei tarvitse kuljettaa toimittajalta toiselle, rajapintoja on vähemmän ja vastuu lopputuloksesta on yhdellä tekijällä.
Valmistusketju kannattaa huomioida jo suunnittelussa. Esimerkiksi särmättävän osan levitys, taivutussäteet ja reikien etäisyydet taivutuslinjasta vaikuttavat siihen, miten osa leikataan. Näistä kerromme artikkelissa ohutlevyn taivutus. Leikkauksen jälkeisistä työvaiheista lisää sivulla hitsaus- ja metallityöt.
Laserleikkaus Salossa MB-Teamilta
MB-Team leikkaa korkealaatuisia ohutlevyleikkeitä laserpolttokoneella lähes mistä materiaalista tahansa. Teemme sekä suuria tuotantoeriä että piensarjoja ja prototyyppejä joustavalla aikataululla.
Tarjoamme myös suunnittelupalvelua ja teemme tuotekehitystä yhdessä asiakkaidemme kanssa, jotta työmenetelmät ja materiaalivalinnat ovat oikeat ja lopputulos laadukas. Leikatut osat jatkojalostetaan tarvittaessa särmäämällä ja hitsaamalla, ja viimeistelemme levyt levynviimeistelykoneella. Palvelemme asiakkaita koko Suomessa.
Tutustu laserleikkauspalveluumme Salossa tai pyydä tarjous ja lähetä piirustuksesi, niin laadimme tarjouksen.