اكتشف

توسيع نطاق قدرة المعالجة

أنظمة القص والنقش والوسم بالليزر عبارة عن أدوات متعددة الاستعمالات إلى أبعد الحدود. فجهاز ليزر واحد من شركة ULS يستطيع قص ونقش ووسم مئات الآلاف من المواد. وبرغم ذلك، ثمة العديد من الحالات التي لا تتحقق فيها المعالجة الأمثل بالليزر إلا باستخدام مصادر ليزر منتقاة بشكل صحيح. وفيما يلي ثلاثة اعتبارات أساسية تحكم اختيار مصادر الليزر للاستخدامات الخاصة: معدل إيصال الطاقة، والطاقة المقننة والطول الموجي الليزري. كل هذه الاعتبارات تستخدمها وتحققها تقنية إعادة التكوين السريعة.

معدل إيصال الطاقة

تصدر مصادر الليزر CO₂ نبضات من طاقة الليزر عند تشغيلها أو إيقافها. وتحتوي كل نبضة على قدر معين من الطاقة يساوي المساحة أسفل منحنى الطاقة. ولأشعة الليزر عالية ومنخفضة الطاقة القدرة على إحداث نبضات بقدر معين من الطاقة ولكنها تفعل ذلك حسب طاقتها المقننة. ولأشعة الليزر عالية الطاقة القدرة على توزيع قدر كبير من الطاقة بسرعة كبيرة. أثناء هذه الفترة القصيرة، تؤدي الطاقة المركزة لليزر إلى تآكل أو تبخر المادة. ويتناسب ذلك تمامًا مع بعض عمليات معالجة المواد. أما في حالات أخرى، فيمكن الحصول على نتائج مثالية باستخدام قدر قليل من التدفق البطيء للطاقة يُحدثه مصدر ليزر منخفض الطاقة.

رسم تخطيطي يظهر نبضات نفس الطاقة الناتجة عن مصدر ليزر سعة 25 وات ومصدر ليزر سعة 50 وات. وللحفاظ على نفس الطاقة، يجب تشغيل مصدر الليزر سعة 25 وات لفترة زمنية أطول.

تتيح إعادة التكوين السريعة للمستخدم التحول سريعًا بين مصادر الليزر للحصول على معدل إيصال طاقة بالنبض المثالي بما يتناسب مع كل استخدام. وهذا من شأنه زيادة مستوى المرونة للمواد التي يختلف تأثرها استنادًا إلى معدل إيصال الطاقة. فالخشب على سبيل المثال، يؤدي في الغالب لإحداث كربنة أكثر حيث يحترق عند استخدام طاقة خفيضة، وبالتالي ينتج عنه وسمًا عالي التباين. أما في حالة استخدام ليزر بطاقة أعلى، يكون الاحتراق أقل والتباين أقل. وتكون النتائج عالية التباين وقليلة التباين مفيدة عند القيام بعمليات القص والنقش والوسم بالليزر على الخشب.

خشب كزر منقوش باستخدام مصدر ليزر سعة 75 وات (الصورة في الأعلى) وسعة 10 وات (الصورة في الأسفل). فمصدر الليزر سعة 10 وات ينتج عنه وسم عالي التباين بسبب مقدار التكربن أثناء معالجة. مصدر الليزر 10 وات ينتج عنه علامات بتباين عال بسبب كمية التكربن أثناء معالجة.

الطاقة المقننة

هناك مفهوم خاطئ يتعلق بالمعالجة بالليزر وهو أن مصادر الليزر ذات الطاقة الأعلى لا تفيد إلا في زيادة سرعة المعالجة في استخدامات القص. وبالرغم من أن الإنتاجية تمثل أحد العوامل الرئيسية في اختيار مصدر الليزر، إلا أنه توجد العديد من النقاط الأخرى التي يتعين مراعاتها.

مع سرعات المعالجة العالية، تتحرك طاقة الليزر على طول المادة بسرعة أكبر كثيرًا، ويتبدد القدر الأكبر من الطاقة الحرارية بسبب التذرية أو التبخر. ويؤدي ذلك إلى تقليل مقدار الطاقة التي تمتصها المادة المتبقية عن طريق التوصيل الحراري، وعادة ما يؤدي ذلك إلى صغر المساحات التي تتأثر بالحرارة. ولأن المساحة التي تتأثر بالحرارة قد تتسبب في الذوبان أو تغير اللون أو الانحراف أو العديد من التأثيرات غير المرغوبة الأخرى، فإن تقليص حجمها هو الأفضل في غالبية المواد.

تم قص البلاستيك نوع ABS بمصدر ليزر سعة 75 وات (اليسار) وسعة 10 وات (اليمين). يستطيع مصدر الليزر 10 وات قص مادة ABC ولكن التراكم المفرط للحرارة يؤدي إلى تغييرات مرئية غير مرغوبة عن الإيصال البطيء للطاقة.

حيث تصدر مصادر الليزر ذات الطاقة المنخفضة طاقة أكثر بطئًا، وهو ما قد يكون مفيدًا في العديد من التطبيقات. وعادةً ما يحدث هذا أثناء معالجة المواد قليلة السمك مثل الصفائح والشرائح، فمن الصعب للغاية معالجة هذه المواد لأن الطاقة اللازمة لقصها تقارب جدًا الطاقة التي سوف تسبب احتراقًا أو كربنة أو غيرها من التأثيرات غير المرغوبة. ومن ثم تعد مصادر الليزر منخفضة الطاقة بالتالي مثالية لمعالجة بعض المواد قليلة السمك لما لها من قدرة على إيصال الطاقة ببطء أكثر. تتيح إعادة التكوين السريعة للمستخدم سهولة التحول إلى مصدر الطاقة المثالي لمعالجة كل مادة بعينها.

قص منضبط لطبقة في مادة مكونة من طبقتين باستخدام مصدر ليزر سعة 75 وات (يسار) ومصدر ليزر سعة 10 وات (يمين). فلمصدر الليزر سعة 10 وات القدرة على إيصال طاقة ليزر بمعدل أكثر بطئًا، مما يقلل من المنطقة المتأثرة بالحرارة ويزيد من اتساق القص مقارنةً باستخدام مصدر الليزر سعة 75 وات.

الطول الموجي الليزري

تستخدم غالبية أنظمة ULS طولين موجيين مختلفين لمصادر الليزر نوع CO₂: 10.6 مايكرومتر و9.3 مايكرومتر. وفي حين أن للاثنين استخدامات واسعة، إلا أنه توجد بعض الحالات التي يفضل فيها استخدام أحدهما على الآخر. وأفضل مثال على هذا التأثير هو الوسم بالليزر على بلاستيك PET (نوع من البوليستر). الطول الموجي 10.6 مايكرومتر مثالي لقص هذه المادة بالليزر ولكن يصعب الحصول منه على وسم عالي التباين. وعلى الرغم من ذلك، ينتج الطول الموجي 9.3 مايكرومتر وسمًا يسهل قراءته على سطح المادة. وهذا تأثير مركب يعتمد على الامتصاص الطيفي للمادة التي تخضع للمعالجة.

وسم مادة PET بالليزر باستخدام مصدر ليزر سعة 10.6 مايكرومتر (يسار) ومصدر ليزر سعة 9.3 مايكرومتر (يمين) وقد نتج عن مصدر الليزر سعة 10.6 مايكرومتر تباينًا ضعيفًا مقارنةً بالوسم الناتج عن الليزر سعة 9.3 مايكرومتر.

ويمكن ملاحظة مثال آخر على استخدام الطول الموجي 9.3 مايكرومتر وهو يحقق نتيجة أفضل عند قص طبقات بوليميد بالليزر. وغالبًا ما ينتج عن القص باستخدام ليزر سعة 10.6 مايكرومتر مخلفات مكربنة، في حين أن عمليات القص باستخدام الليزر سعة 9.3 مايكرومتر هي الأكثر نظافة. تتيح إعادة التكوين السريعة للأنظمة سرعة التحول إلى الطول الموجي المناسب لكل استخدام.

قص شريحة بوليميد بالليزر باستخدام مصدر ليزر سعة 10.6 مايكرومتر (يسار) ومصدر ليزر سعة 9.3 مايكرومتر (يمين) حيث يعمل مصدر الليزر سعة 9.3 مايكرومتر على تقليل مقدار التكربن على السطح الذي يخضع للقص، فينتج عنه حافة أكثر نظافة واتساقًا.

وبالإضافة إلى الطول الموجي سعة 10.6 مايكرومتر وسعة 9.3 مايكرومتر لمصادر الليزر نوع CO₂، يمكن تهيئة بعض أنظمة ULS لتستخدم ليزر ألياف سعة 1.06 مايكرومتر. ويفتح هذا الطول الموجي مجالاً كاملاً من مجموعات المواد ومنها المعادن والسيراميك ومواد أخرى غير عضوية. وتوفر تقنية إعادة التكوين السريعة لهذه الأنظمة القدرة على التحول بين هذه الأطوال الموجية بسهولة.

تحسين المرونة والإنتاجية

بالإضافة إلى مزايا معالجة المواد العديدة، تتيح خاصية إعادة التكوين السريعة للمستخدم زيادة إنتاجية المعدات الخاصة به بغض النظر عن حجم ونطاق التشغيل. حتى في عمليات التشغيل باستخدام جهاز ليزر واحد، إلا أنه يمكن الحصول على مرونة منقطعة النظير، حيث يمكنها التكيف سريعًا مع أي مهمو معالجة بالليزر عن طريق إعادة تكوين مصادر الليزر. ولا يمكن لأجهزة الليزر الأخرى الوصول إلى هذا المستوى من السرعة والمرونة لأن إعادة تكوينها قد يستغرق وقتًا أطول من عملية المعالجة نفسها.

ومع استخدام تقنية إعادة التكوين السريعة، تكون لأي شركة واعدة القدرة الذاتية المضمّنة على إعادة تكون الحل الخاص بها للحصول على أعلى كفاءة وأمثل استفادة من الجهاز. أما في مجال التصنيع، فتتيح تقنية إعادة التكوين السريعة حلولاً مرنة وقابلة للتطوير وذلك من خلال استبدال مصادر الليزر والعناصر البصرية والملحقات تلبيةً لمتطلبات العملاء المتغيرة. وتشمل المزايا تطوير النماذج الأولية بدون أدوات، والتقدير السريع والدقيق للمهام، وسلاسة إعادة تخصيص أجهزة الليزر استنادًا إلى متطلبات الإنتاج.

وبتوافر تكوينات وإعدادات متعددة لأجهزة الليزر، يمكن للمستخدم مطابقة حجم الجهاز وطاقة الليزر مع عمليات بعينها، مثل القص أو النقش أو الوسم. فجهاز ILS12.150D على سبيل المثال، عبارة عن نظام كبير قد يلزم استخدامه من أجل وسم الألواح الكبيرة. في هذه الحالة، يتمثل ما هو مطلوب في شعاع ليزر منخفض الطاقة وحجم مجال أكبر، بما يعني أن أشعة الليزر عالية الطاقة يمكن إقرانها بأجهزة الليزر الأصغر حجمًا لمعالجة الأجزاء الأكثر كثافة من حيث الطاقة ولكنها أصغر حجمًا. وهذا من شأنه تحقيق أقصى عائد على الاستثمار (ROI) من خلال ضمان الاستخدام الدائم لمزيج الليزر والأجهزة الأكثر كفاءة.

حماية الاستثمارات وتحسينها للمستوى الأمثل

يبدأ الكثير من العملاء العمل مع نظام ليزر فردي ومصدر ليزر فردي. وبمرور الوقت وحينما تنمو شركة الأعمال الخاصة بهم، قد يقومون بشراء مصدر ليزر آخر توسيع نطاق قدراتهم على معالجة المواد و/أو زيادة الإنتاجية.

أما في أجهزة الليزر الأخرى، عند شراء نظام ليزر جديد تنتفي الفائدة من مصادر الليزر التي يمتلكها العميل بالفعل، وذلك لصعوبة إعادة تركيب مصادر الليزر الأصلية على النظام الجديد. وبرغم ذلك، لا ينطبق هذا الأمر مع خاصية إعادة التكوين السريع. فأغلب مصادر الليزر التي تم شراؤها من شركة ULS في الماضي تحتفظ بتوافقها مع أنظمة ULS، أي أن الاستثمارات السابقة في أجهزة الليزر يظل أثرها في المستقبل من خلال توفيرها لتوافق طويل المدى لليزر واحتمالات غير محدودة تقريبًا للتكوينات المستقبلية لأجهزة الليزر.

كما توفر خاصية إعادة التكوين السريعة لعملائها مستوى عالٍ من المرونة في التعامل مع استثماراتهم. على سبيل المثال، يستطيع العميل شراء مصادر ليزر بنفس القدرة الكهربية بالواط، أو أن يقرر شراء مستويات طاقة مختلطة، وذلك اعتمادًا على احتياجات استخداماتهم النوعية. ومع خاصية إعادة التكوين السريعة، يمكن للعملاء الآن الاختيار من بين خيارات أقل كلفة، مع المعرفة التامة بأن الترقية في المستقبل ستكون سهلة للغاية وأن الترقية لن تكون فقط لزيادة الإنتاج، بل ستوفر أيضًا كافة مزايا المعالجة المرتبطة بالحصول على مصدرين اثنين لليزر.

أقل فترة لازمة لتوقف عمل الجهاز لأغراض الصيانة والإصلاح

تقوم ULS بتصنيع مصادر ليزر عالية الجودة تعمل بموثوقية لسنوات عدة. وبرغم ذلك، تتطلب جميع مصادر الليزر أعمال صيانة. وتقضي إعادة التكوين السريعة بشكل أساسي على فترات تعطل النظام عن العمل. على سبيل المثال، يمكن للمستخدمين أصحاب أكثر من مصدر ليزر واحد استخدام أحد المصادر المتوفرة لديهم للحفاظ على قدراتهم التصنيعية في الوقت الذي يتم فيه إرسال مصدر الليزر الذي يحتاج لصيانة مرة أخرى إلى المصنع. أو عوضًا عن ذلك، يمكن طلب مصادر ليزر جديدة لاستبدالها بها من شركة ULS. وعندما يصل مصدر الليزر الجديد، يتم إرسال مصدر الليزر القديم إلى شركة ULS. ويؤدي هذان الحلان إلى عدم توقف النظام عن العمل نهائيًا.

وفي الحالات غير المحتملة التي يحتاج فيها مصدر الليزر لصيانة قبل الموعد المحدد لإجراء الصيانة، يمكن لشركة ULS إرسال مصادر الليزر جديدة سريعًا إلى مواقع عدة في جميع أنحاء العالم. وفور وصول مصدر الليزر، يستغرق تركيبه بضع دقائق.

السلامة وسهولة الاستخدام

أما في أجهزة الليزر الأخرى، فقد يستغرق الأمر ساعات لخلع وتركيب وإعادة تراصف مصدر الليزر الجديد في النظام. وتحتاج هذه العملية لتدريب مكثف كما أن العملاء غالبًا ما يستأجرون فنيًا عالي التكلفة ويجب عليه إيقاف ماكينة القص والنقش والوسم بالليزر عن العمل لفترة مطولة حتى يتسنى له إنهاء المهمة. وبعد تركيب مصدر الليزر، قد يتطلب الأمر تعديل بعض إعدادات المعالجة مثل إعدادات الطاقة والسرعة. كما أن إجراءات اختبار وإعادة محاذاة وتراصف مصدر الليزر ينتج عنها مخلفات، تضاف إلى زمن توقف النظام عن العمل.

وعلى النقيض من ذلك، لا تحتاج خاصية إعادة التكوين السريعة لأدوات أو تدريب متخصص. حيث تقوم شركة ULS بإجراء تراصف ومحاذاة مسبقة لمصادر الليزر حسب المعايير المتعارف عليها في المصنع، مما يسهل بشكل كبير من عملية التركيب. ففي المعتاد، يستغرق ذلك قرابة دقيقة واحدة فقط لإعادة تكوين جهاز ULS. وبعدها يتواصل جهاز الليزر داخليًا مع مصدر الليزر المثبت ويقوم بتعديل أي تغييرات في المعالجة آليًا. إذا كان هناك مستخدم بصدد قص بلاستيك سمكه 3/8 بوصة بواسطة ليزر سعة 40 وات، ولكنه يضيف بعدها ليزر بسعة 75 وات لزيادة الإنتاجية، يقوم برنامج ULS بحساب إعدادات المعالجة اللازمة لاستيعاب وملاءمة مصدر الليزر الإضافي. يعني ذلك أن المستخدم لا يحتاج لقضاء وقت في إعادة تهيئة المعلمات في الجهاز في كل مرة يتم فيها تبديل مصدر الليزر - فهو يتفاعل معه بشكل سلس.

تتيح مزايا أخرى فريدة من شركة Universal

تتيح خاصية إعادة التكوين السريعة للعميل أقصى استفادة من العديد من الميزات والتقنيات الفريدة المقدمة من شركة Universal مثل: تقنية ™SuperSpeed، وتقنية ™Multi-Wavelength وتقنية ™MultiWave Hybrid بالإضافة إلى ميزات متعددة داخل البرنامج المقدم من شركة ULS. حيث تعكس هذه المنظومة التكنولوجية أعلى معايير الدقة التي وضعت في الاعتبار أثناء تصميم وتطوير منتجات ULS، وكان الغرض منها تزويد العميل بأفضل إمكانات ومرونة وربحية ممكنة.

توفر عائد فائق على الاستثمار (ROI)

تتميز خاصية إعادة التكوين السريعة بالعديد من الفوائد، ولكن أهمها هي تحقيق أعلى عائد على استثمار العميل عن طريق زيادة المرونة والإمكانات والإنتاجية التي يحصل عليها. حيث يمكن للعملاء تهيئة جهاز الليزر ليعمل غالبية التطبيقات - من خلال إعادة تكوين معدات القص والنقش والوسم بالليزر كي تتوافق وتستوعب المتطلبات اليومية. فاستثماراتهم تتطور معهم من أجل دعم متطلبات شركاتهم خلال نموها و/أو التغييرات التي تطالها. وعندما تكون هناك حاجة لإجراء أعمال صيانة، تكون هذه العملية سريعة وغير مرهقة، وبالتالي لن يتوقف النظام عن العمل مطلقًا. وتؤكد شركة ULS لعملائها أنها ستقدم لهم كافة الدعم والمساعدة لضمان نجاحهم المتواصل.