اكتشف

معالجة زاخرة للمواد

قد تكون المعالجة بالليزر للمواد محاولة تستلزم دقة وتنطوي على جانب عالي التقنية. وقد يتفاوت الاختيار الصحيح لمعلمات المعالجة للقص أو النقش أو الوسم بالليزر على أي مادة استنادًا إلى عدة عوامل منها:

• نوع المادة
• ثخانة المادة
• طاقة الليزر المتاحة
• معدل إيصال الطاقة
• الطول الموجي لليزر
• الطول البؤري للعدسة
• دورة التشغيل لليزر
• سرعة جهاز إيصال الشعاع
• عدد النبضات لكل بوصة
• معدل تدفق الهواء
• الشكل الموجي للنبضات
• معدل تدفق العادم

في حالة عدم وجود مساعدة برمجية، يلجأ المستخدمون إلى الاختبار والتجربة التأكيدية المتكررة من أجل تحقيق نتائج دقيقة في كل عملية. وهذه عملية غير موثوقة للغاية ومستهلكة للوقت وقد تتأثر بالمزاج العام ولا تنتقل دائمًا من جهاز إلى جهاز أو بين مصادر الليزر ذات نطاقات الطاقة المختلفة. ويقف هذا التعقيد حاجزًا محبطًا أمام فوائد القدرات غير المحدودة التي تقدمها أجهزة الليزر.

وتعد قاعدة بيانات المواد الذكية واحدة من المزايا العديدة التي تقدمها شركة ULS من أجل تحسين بساطة وسهولة معالجة المواد بالليزر. فهي تختزل التعقيد في عملية بسيطة مكونة من ثلاث خطوات: 1) اختيار مادة متوافقة من أي قائمة، و2) اختيار نوع العمليات المراد القيام بها (قص، وسم، نقش) و3) إدخال وقيد ثخانة المواد. ومن خلال هذه المعلومات، تكون لقاعدة بيانات المواد الذكية القدرة على استخراج معلمات المعالجة المثلى للمواد تلقائيًا، الأمر الذي يسمح للمستخدم التركيز على تحقيق إنتاجية وعدم الانشغال بأعباء الحاجة إلى التجريب.

كما تحقق قاعدة بيانات المواد الذكية هذا الاختزال الملحوظ في مدى التعقيد من خلال التعويض عن عوامل عدة: نوع وثخانة المادة المراد معالجتها، وتكوين جهاز الليزر الحالي، ونوع العملية المطلوبة للتعويض عن مجموعة متنوعة من الظواهر. ويصف القسم التالي بمزيد من التفصيل أنواع الاعتبارات التي تتناولها قاعدة بيانات المواد الذكية.

اعتبارات المواد

تحتوي قاعدة بيانات المواد الذكية على معلمات لمعالجة المواد بالليزر لمئات المواد التي تتراوح ما بين المواد شائعة الاستخدام (خشب الكرز، المواد المصنعة، الزجاج) إلى المواد ذات الاستخدامات الخاصة (3M^™ شريط مزدوج الطبقات 4411-4412 أو Marnot^™ XL بالطبقة الصلبة Lexan^™ PC أو ^™Hastelloy). وفي كل حالة، تقرر قاعدة البيانات ماهية المواد التي يمكن وسمها أو قصها أو نقشها باستخدام التكوين الحالي بجهاز الليزر. على سبيل المثال، أي جهاز ليزر مكوّن بوضعية ليزر الألياف له القدرة على وسم بلاستيك PC لكن لا يمكنه القيام بالقص أو النقش. أي جهاز ليزر بنظام ثاني أكسيد الكربون CO₂ يمكنه الوسم والنقش، لكن قد لا يكون قادرًا على القص عبر ألواح PC الأكثر ثخانة إذا كان تقنين الطاقة لليزر أخفض. وتتعرف قاعدة بيانات المواد الذكية على هذه الخصائص ولها القدرة على إرشاد المستخدم فيما يخص ما يمكن وما لا يمكن معالجته.

وعلاوة على ذلك، سوف تضع قاعدة البيانات في الاعتبار تكوين جهاز الليزر الحالي وتضمن بأن نتائج المعالجة متسقة عبر النطاق الواسع للمواد المتوافقة.

اعتبارات العمق

في استخدامات القص والنقش بالليزر، تقوم قاعدة بيانات المواد الذكية تلقائيًا بتعديل سرعة القص من أجل تحقيق النتائج المرغوبة. وفي القص بالليزر، يعني ذلك أن المادة سوف يتم فصلها بالكامل. وفي النقش بالليزر، يعني ذلك أنه سيتم الإبقاء اتساق العمق. وفي كلتا الحالتين، تتحقق النتائج بأعلى إنتاجية ممكنة.

اعتبارات الطاقة

تستجيب المواد بشكل مختلف لمصادر الليزر ذات المستويات المختلفة من الطاقة. فقص ½ بوصة (12.7 ملم) في مادة صناعية باستخدام طاقة ليزر سعة 150 وات يمثل ضعف سرعة القص باستخدام طاقة ليزر سعة 75 وات. بعض المواد مثل الأغشية الرقيقة تُبيّن سلوك معالجة أفضل في مستوى الطاقة المنخفضة. ويتحول الخشب إلى اللون الداكن عند وسمه بأشعة ليزر منخفضة الطاقة، ولكنه يظل بنفس اللون في مستويات الطاقة الأعلى. وفي جميع الحالات، يجب ضبط معلمات معالجة المواد بالليزر لتعويض مستوى الطاقة في مصدر الليزر.

وتقدم شركة ULS مجموعة متنوعة من مصادر الليزر بطاقة تتراوح ما بين 10 وات إلى 500 وات. وبعض آلات القص والنقش والوسم بالليزر يمكن تزويدها بمختلف أنواع الليزر. وفي العديد من أجهزة الليزر، يمكن مزج ومضاهاة طاقة الليزر. فجهاز PLS6.150D على سبيل المثال، بإمكانه استخدام طاقة سعة 75 وات وليزر سعة 10 وات في نفس الوقت. ولزيادة المرونة، يمكن إعادة تكوين أشعة الليزر في أي جهاز ليزر في أقل من 30 ثانية من خلال استخدام ميزة إعادة التكوين السريع ^™Rapid Reconfiguration، الفريدة والقوية المقدمة فقط من شركة ULS.

وقد يكون اختيار المعلمات الصحيحة لمعالجة المواد بالليزر فيما يخص طاقة الليزر أمرًا معقدًا. وهذه ناحية أخرى تضيف فيها قاعدة بيانات المواد الذكية قيمة هائلة. حيث تقوم تلقائيًا بتعديل معلمات المعالجة من أجل احتساب أي تكوين لليزر. وتوفر قاعدة البيانات أفضل إعدادات مقترحة تحقيقًا لمجموعة واسعة من المتطلبات. فعلى سبيل المثال، توفر قاعدة البيانات حلولاً لمتطلبات متنوعة بنفس تنوع ليزر فردي سعة 25 وات من أجل قص ABS مقاس ¼ بوصة (6.35 ملم) بالإضافة إلى استخدام ليزر ثنائي سعة 40 و50 وات من أجل وسم الغرانيت. وتمتد هذه الميزة الرائعة عبر خط إنتاج كامل من شركة ULS وتتشابك مع تقنيات ULS الأخرى مثل تكوين الليزر الثنائي ^™Dual Laser Configuration، وتقنية الطول الموجي المتعدد ^™Multi-Wavelength وأيضًا تقنية الموجات المتعددة الهجينة ^™MultiWave Hybrid وغيرها من أجل تمكين المستخدمين من سهولة الوصول إلى مجموعة رائعة من قدرات المعالجة دون أي تعقيد يرتبط بها.

اعتبارات الطول الموجي

توفر شركة ULS أنماط ليزر بثلاث أطوال موجية مختلفة: نوع CO₂ سعة 10.6 مايكرومتر وليزر CO₂ بسعة 9.3 مايكرومتر، وليزر ألياف بسعة 1.06 مايكرومتر. حيث يتفاعل كل طول موجي بشكل مختلف مع كل مادة. فقد لا يكون لليزر نوع CO₂ سعة 10.6 مايكرومتر أي تأثير على الألمونيوم في حين أن ليزر الألياف بسعة 1.06 مايكرومتر يمكنه إنتاج وسوم عالية الدقة. ينتج البولي كربونات وسوم ملساء باستخدام مصادر ليزر CO₂ سعة 10.6 مايكرومتر والليزر CO₂ سعة 9.3 مايكرومتر، لكن الأسود الداكن يسم باستخدام ليزر الألياف بقوة 1.06 مايكرومتر. تستخدم قاعدة بيانات المواد الذكية نوع الليزر أو أشعة الليزر المرتبطة بجهاز الليزر ويمكنها تعديل معلمات معالجة المواد بالليزر طبقًا لذلك.

اعتبارات القدرة

لبعض المواد القدرة على معالجتها بأكثر من طريقة واحدة باستخدام مصدر ليزر فردي. أحد الأمثلة البارزة على ذلك هو المطاط المستخدم في صنع الأختام. حيث يمكن وسمه أو قصه مباشرة لإنشاء تمثيل واقعي لملف تصميم أو معالجته في "وضع أختام المطاط" من أجل صناعة خاتم مطاطي عملي عالي الجودة. وتنطوي هذه العملية على إضافة "حواف" إلى الوسوم من أجل تعزيز قوة قمم ورؤوس الوسم. وتحتوي قاعدة بيانات المواد الذكية على الإعدادات الصحيحة لكل نوع من العمليات، بما يوفر للمستخدم مرونة إنتاج وإحداث أي من التأثيرات سالفة الذكر في نفس المادة.

اعتبارات أخرى

بالنسبة للعديد من المواد، ثمة اعتبارات لا تندرج بشكل واضح في أي فئة خاصة ويتم عرضها ببساطة للمستخدم في صورة "ملاحظات معالجة". وتتفاوت هذه الملاحظات استنادًا إلى المادة نفسها. على سبيل المثال، قد يؤدي القص عبر خشب سميك بالسخام واللهب إلى تلويث العدسة. ومن ثم، تقترح الملاحظات استخدام محلق هوائي محوري في مجموعة المساعدة باستخدام الهواء من أجل حماية الأجزاء البصرية وزيادة العمر الافتراضي لجهاز الليزر. كما يمكن للمستخدمين أيضًا إضافة ملاحظات المعالجة الخاصة بهم إلى كل مادة، بما يوفر مكانًا ملائمًا لتخزين المعلومات ذات الصلة بمواد بعينها.

تعزيز مستوى الإنتاجية

في غياب المساعدة البرمجية من قاعدة بيانات المواد الذكية، يلجأ المستخدمون إلى أساليب "المحاولة والخطأ" في تقرير معلمات المعالجة، والتي قد تكون عملية مطولة وعرضة للأخطاء وقد لا تأتي بنتائج مقبولة. كما أن ما تتسم به هذه الطريقة من تأكيد وتكرار قد يؤدي كذلك إلى إنتاج كميات كبيرة من المواد الخردة التي قد تكون مكلفة إلى حد ما. هبْ أن هناك موقفًا يريد فيه عميل تأدية عملية فردية على مادة قام بتوفيرها. في هذه الحالة، ربما يتوجب على المشغل اختبار عدة مجموعات من المعلمات من أجل الوصول إلى مستوى الجودة المناسب. وفي أفضل الأحوال، قد يؤدي ذلك إلى تأخير التسليم، وفي أسوأ الأحوال، قد يؤدي ذلك إلى تدمير وإتلاف مادة العميل. وعلى الرغم من ذلك، من خلال استخدام قاعدة بيانات المواد الذكية، يمكن للمشغل تقليل عدد التكرارات المشمولة في هذه العملية إلى حد كبير.

كما تعمل قاعدة بيانات المواد الذكية أيضًا كمستودع للمواد المخصصة. وللمستخدمين القدرة على إدخال معلمات نوعية خاصة لأي مادة يريدونها وبعد ذلك استدعاء هذه المعلمات على الفور في أي وقت في المستقبل. وهذه فائدة هائلة للعملاء الذين يستخدمون مواد مشابهة -ولكنها غير مطابقة لها تمامًا- للمواد المدونة في قاعدة البيانات. وعلاوة على ذلك، يمكن للمستخدمين نسخ المواد الحالية وإجراء تعديلات على المعلمات، وبعد ذلك حفظ المادة الجديدة/المخصصة، الأمر الذي قد يساعد العملية المكررة مع ترسيخ الإجراءات.

زيادة مستوى السلامة

قد تنطوي عملية معالجة المواد باستخدام جهاز ليزر على مخاطر مرتبطة بها. ففي حالة اختيار معلمات غير صحيحة، قد تشتعل المادة، وبالتالي يمثل ذلك تهديدًا على جهاز الليزر وعلى المنشأة وعلى أي أفراد قريبين. وتعمل قاعدة بيانات المواد الذكية بشكل كبير على الحد من هذه المشكلات المتعلقة بالسلامة وذلك من خلال اختيار معلمات خضعت لاختبارات قوية في أجهزة ليزر فعلية من خلال خبراء في معالجة المواد بالليزر. ولبعض المواد، على سبيل المثال، حد أقصى في عمق القص. وفي بعض الأحيان يمثل عمق القص هذا قيدًا أمام المعالجة، ولكن في أحيان أخرى قد تمثل المادة مشكلة من حيث السلامة إذا ما حاول المستخدم القص بسُمك أعلى من هذا الحد. ولمواد أخرى سرعات قص أو وسم محددة، والتي قد ترجع إلى مخاوف تتعلق بالسلامة. وبشكل عام، تستخدم قاعدة بيانات المواد الذكية الإعدادات الأمثل لمعالجة المواد بالليزر في جميع المواقف مع الحفاظ في نفس الوقت على سلامة المعالجة.

حماية الاستثمار

إن شركة ULS ملتزمة بالصيانة المستمرة لقاعدة بيانات المواد الذكية. ومع كل تحديث جديد للبرامج، تتم إحاطة المستخدمين علمًا بأحد المواد في مجال المعالجة بالليزر. وسوف تستمر هذه العملية من أجل حماية استثمار المستهلك.