Cięcie laserowe plexi i tworzyw

Cięcie laserowe CO&sub2; to technologia umożliwiająca precyzyjne wycinanie kształtów z tworzyw sztucznych za pomocą skoncentrowanej wiązki podczerwieni. Dla PMMA (plexi) laser daje efekt niedostępny dla żadnej innej technologii — idealnie przezroczystą, polerowaną krawędź, bez potrzeby dodatkowej obróbki. W tym artykule omawiamy typy laserów, parametry cięcia dla poszczególnych materiałów i pomagamy zdecydować, kiedy wybrać laser, a kiedy frezarkę CNC.

Typy laserów stosowanych do tworzyw

Typ lasera Długość fali Materiały Uwagi
CO&sub2; 10,6 μm (podczerwień) PMMA, PET-G, HIPS, drewno, skóra, papier Standard przemysłowy do tworzyw. Moce: 40–400 W
Fiber (włóknowy) 1,06 μm (bliska podczerwień) Metale, tworzywa z dodatkiem włókna Nie nadaje się do czystych tworzyw — wiązka przechodzi przez przezroczyste materiały
Diodowy 0,45–0,98 μm Ciemne tworzywa, grawerowanie Niska moc, głównie hobbystyczny. Nie tnie przezroczystych materiałów

Dlaczego CO&sub2; jest standardem?

Długość fali 10,6 μm jest doskonale absorbowana przez większość polimerów organicznych, niezależnie od ich koloru czy przezroczystości. Laser fiber o długości 1,06 μm przechodzi przez przezroczysty PMMA jak światło widzialne przez szkło — nie jest w stanie go ciąć. Dlatego w branży przetwórstwa tworzyw sztucznych laser CO&sub2; jest jedynym sensownym wyborem.

Cięcie PMMA laserem CO&sub2;

PMMA (plexi) to materiał, który reaguje na cięcie laserowe CO&sub2; w sposób wyjątkowy. Pod wpływem wiązki polimer ulega depolimeryzacji — rozkłada się bezpośrednio na monomer (MMA), który ulatnia się jako gaz. Nie dochodzi do topienia i ponownego krzepnięcia, jak w przypadku większości tworzyw termoplastycznych. Rezultat to idealnie gładka, polerowana, przezroczysta krawędź — gotowa do użycia bez jakiejkolwiek obróbki wykończeniowej.

Jakość krawędzi PMMA po cięciu laserowym

Maksymalne grubości cięcia

Moc lasera [W] Maks. grubość PMMA [mm] Jakość krawędzi
60 8–10 Doskonała do 6 mm, dobra do 10 mm
100 15–18 Doskonała do 10 mm, dobra do 18 mm
150 20–25 Doskonała do 15 mm, akceptowalna do 25 mm
300+ 30–40 Możliwe, ale konieczne wielokrotne przejścia lub wolny posuw

Lane vs ekstrudowane — dlaczego to ważne?

PMMA lane (cast) jest produkowane przez polimeryzację monomeru bezpośrednio w formie. Ma wyższą masę cząsteczkową i bardziej jednorodną strukturę. PMMA ekstrudowane (XT) jest produkowane przez wytłaczanie — jest tańsze, ale ma niższą masę cząsteczkową i zawiera naprężenia wewnętrzne. Przy cięciu laserowym te naprężenia powodują mikropęknięcia i matowienie krawędzi. Jeśli zależy Ci na perfekcyjnej krawędzi laserowej, zawsze wybieraj PMMA lane.

Cięcie poliwęglanu

Poliwęglan i laser — połączenie problematyczne

Cięcie laserowe poliwęglanu (PC) jest technicznie możliwe, ale daje bardzo niezadowalające rezultaty. Materiał topi się zamiast odparowywać, krawędź jest żółto-brązowa, szorstka i pokryta osadzinami. Poliwęglan ma skłonność do samogaszenia — cięcie jest powolne i wymaga dużej mocy. Wydzielane opary zawierają bisfenol A i inne szkodliwe substancje.

Z wymienionych powodów nie zalecamy cięcia laserowego poliwęglanu. Optymalną metodą obróbki PC jest frezowanie CNC, które daje czyste krawędzie bez przebarwień i naprężeń termicznych. Dla prostych cięć liniowych dobrze sprawdza się również piła panelowa z tarczą do tworzyw.

Alternatywy dla cięcia laserowego PC

Cięcie PET-G i HIPS

PET-G

PET-G można ciąć laserem CO&sub2;, ale wynik jest inny niż w przypadku PMMA. Materiał topi się i ponownie krzepnie na krawędzi, tworząc matową, lekko szarą powierzchnię. Krawędź jest gładka w dotyku, ale nie przezroczysta. Dla zastosowań, w których widoczność krawędzi nie ma znaczenia (osłony, elementy konstrukcyjne), jest to w pełni akceptowalne.

Parametry orientacyjne: PET-G laserem CO&sub2;

  • Grubość 3 mm: moc 60 W, prędkość 8–12 mm/s, gaz asystujący: powietrze
  • Grubość 5 mm: moc 80–100 W, prędkość 5–8 mm/s, gaz asystujący: powietrze
  • Tolerancja cięcia: ± 0,15 mm
  • Szczelina cięcia (kerf): 0,15–0,25 mm

HIPS

HIPS tnie się laserem CO&sub2; dobrze, choć krawędź jest matowa i ma lekko porowatą strukturę (kauczuk butadienowy w składzie materiału spalaje się, pozostawiając mikropory). Przy cięciu HIPS wydziela się intensywny zapach — konieczna jest wydajna wentylacja. Materiał nadaje się do cięcia laserowego w grubościach do 6–8 mm.

Materiały, których NIE wolno ciąć laserem

PVC i PVC spienione (Forex) — wydziela toksyczny chlorowodór (HCl), który koroduje optykę lasera i elementy maszyny. ABS — wydziela cyjanowodór (HCN), skrajnie toksyczny. Poliamid (nylon) zbrojony włóknem szklanym — włókna szklane niszczą soczewkę fokusującą. W razie wątpliwości dotyczących danego materiału — skontaktuj się z nami.

Parametry cięcia — tabela zbiorcza

Materiał Grubość [mm] Moc [W] Prędkość [mm/s] Gaz asystujący Krawędź
PMMA lane 3 40–60 15–25 Powietrze Polerowana, przezroczysta
PMMA lane 6 60–80 8–15 Powietrze Polerowana, przezroczysta
PMMA lane 10 80–120 4–8 Powietrze Polerowana, lekkie paski
PMMA lane 20 120–200 1,5–4 Powietrze Dobra, widoczne linie cięcia
PET-G 3 60 8–12 Powietrze Matowa, gładka
PET-G 5 80–100 5–8 Powietrze Matowa, gładka
HIPS 2 40–60 15–25 Powietrze Matowa, lekko porowata
HIPS 5 60–80 6–10 Powietrze Matowa, porowata

Parametry orientacyjne — dokładne wartości zależą od konkretnej maszyny, optyki i warunków otoczenia. Azot jako gaz asystujący daje czystszą krawędź (brak utlenienia), ale jest droższy.

Jakość krawędzi

Krawędź polerowana (PMMA)

Unikalna właściwość cięcia laserowego PMMA — krawędź jest optycznie przezroczysta, porównywalna z polerowaną mechanicznie lub diamentowo. Efekt jest szczególnie ceniony w produkcji ekspozytorów, gablot i elementów podświetlanych krawędziowo (edge-lit), gdzie światło LED wprowadzone w krawędź musi propagować się wewnątrz materiału.

Krawędź matowa (PET-G, HIPS)

Przy materiałach topliwych krawędź po cięciu laserowym jest gładka, ale matowa (nieprzezroczysta). Jeśli wymagana jest przezroczysta krawędź na PET-G, konieczne jest dodatkowe polerowanie mechaniczne lub płomieniowe. W wielu zastosowaniach (osłony, obudowy, elementy konstrukcyjne) matowa krawędź jest w pełni akceptowalna.

Strefa wpływu ciepła (HAZ)

Laser wprowadza ciepło w materiał, tworząc wąską strefę wpływu ciepła (HAZ — Heat Affected Zone) wzdłuż krawędzi cięcia. Dla PMMA strefa ta wynosi ok. 0,1–0,3 mm i jest praktycznie niewidoczna. Dla PET-G i HIPS może sięgać 0,5–1,0 mm i objawiać się lekkim napięciem lub zmianą koloru.

Laser vs CNC — kiedy co wybrać?

Kryterium Laser CO&sub2; Frezarka CNC
Materiały PMMA, PET-G, HIPS, drewno Wszystkie tworzywa, HPL, metale
Krawędź PMMA Polerowana, przezroczysta Matowa (wymaga polerowania)
Minimalny detal 0,1–0,2 mm (grawerowanie) Ograniczony średnicą freza (min. 1 mm)
Wewnętrzne narożniki Ostre (kąt 90°) Zaokrąglone (promień = promień freza)
Maks. grubość 20–30 mm (PMMA) Praktycznie bez ograniczeń
Operacje 3D Tylko cięcie 2D i grawerowanie Kieszenie, fazowanie, 3D, wiercenie
Poliwęglan Nie zalecany Doskonały
PVC Zabroniony (toksyczny) Doskonały
Prędkość (cienkie materiały) Bardzo wysoka Wysoka
Koszt narzędzia Brak zużycia narzędzia (soczewka co 1000+ h) Zużycie frezów (wymiana co kilka-kilkadziesiąt godzin)

W PlexiSystem — łączymy obie technologie

Wiele naszych produktów wykorzystuje jednocześnie cięcie laserowe (kontury, detale) i obróbkę CNC (kieszenie, otwory, fazowanie). Na przykład ekspozytor z PMMA może mieć laserowo wycięte panele boczne z polerowaną krawędzią i CNC-frezowane elementy bazowe z rowkami montażowymi. Dobieramy technologię do każdego elementu osobno, optymalizując jakość i koszt.

Zobacz również

Potrzebujesz wyceny?

Skontaktuj się z nami — odpowiadamy w ciągu 24 godzin.

Zapytaj o wycenę