Apa itu Fiber Laser Cutting?

Mesin Fiber Laser Cutting telah merevolusi proses manufaktur di abad ke-21. Teknologi ini jauh lebih efisien, kuat, dan ekonomis dibandingkan dengan metode pemotongan tradisional. Tetapi, apa yang membuat teknologi ini begitu istimewa? Di sini, kita akan membahas teknologi tersebut secara detail dan bagaimana teknologi ini akan mengubah masa depan manufaktur.

Apa Itu Fiber Laser? Gambaran Singkat

Sebuah “laser” dapat dihasilkan melalui berbagai medium aktif seperti padatan, kaca, gas, semikonduktor, bahkan cairan. Namun, cahaya laser yang dihasilkan melalui elemen padatan seperti kristal “Ruby”, yang juga dikenal sebagai “Neodymium Doped Yttrium Aluminum Garnet (Y3Al5O12) – YAG”, disebut “Fiber Lasers” atau “Solid-State Lasers.” Teknologi ini menjadi dasar dari mesin Fiber Laser Cutting yang efisien dan kuat dalam berbagai aplikasi industri. Yang istimewa adalah kemampuannya untuk melakukan berbagai fungsi kunci dalam manufaktur industri dengan presisi dan akurasi tinggi. Salah satu fungsi yang paling penting adalah “Laser Cutting,” yang merupakan salah satu dasar utama dalam proses ini. Mesin Fiber Laser Cutting yang beroperasi secara kontinu (continuous wave – CW) dan didoping dengan Yb3+ adalah yang paling umum digunakan dalam industri Laser Cutting karena daya tembusnya yang sangat besar. Dengan panjang gelombang 01 µm dapat dengan mudah memotong baja kuat, dan tidak hanya itu, hampir semua logam dan paduan lainnya juga dapat dipotong dengan mudah. Keistimewaan Fiber Laser Cutting adalah ketiadaan komponen mekanis yang aus seperti pada mesin pemotongan tradisional. Hal ini membuat pemeliharaannya yang mudah dan menghemat energi, biaya, serta waktu dalam proses pemotongan. Keuntungan ini dapat meningkatkan margin profit untuk berbagai industri.

Laser Cutting sudah menjadi hal umum, dari bisnis skala kecil hingga industri otomotif dan dirgantara skala besar. Fiber Laser Cutting juga secara inheren cocok untuk mikromachining (proses manufaktur yang melibatkan pemotongan material pada skala mikro). Hal ini menjadikan Laser Cutting sebagai representasi dari proses manufaktur modern yang canggih.

Bagaimana Mesin Fiber Laser Cutting Bekerja?

Mesin Fiber Laser Cutting menggunakan metode pemotongan termal untuk memotong berbagai jenis logam dan non-logam. Proses ini melibatkan beberapa langkah berikut:

Pertama, sinar laser dengan intensitas tinggi ditembakkan dari generator laser ke benda kerja. Sinar laser ini mencapai suhu tinggi, mencapai sekitar 10.000-11.000 ℃ (19.500 ℉), suhu ini cukup untuk melelehkan atau menguapkan material apapun. Detail lokasi dan bentuk potongan diatur melalui sistem kontrol numerik yang berfungsi untuk memandu arah laser. Saat laser bersentuhan dengan material, laser dengan cepat melelehkan atau menguapkan material tersebut. Gas bantu bertekanan ditiupkan ke titik kontak untuk menghilangkan debris. Proses ini berlanjut hingga bentuk yang diinginkan tercapai.

Mesin pemotong laser hadir dalam berbagai bentuk dan ukuran, namun prinsip kerjanya tetap sama. Berikut adalah beberapa komponen penting dari mesin pemotong laser:

1. Sumber Laser Pada Mesin

Sumber laser adalah inti dari setiap mesin pemotong laser. Sebuah unit terpisah biasanya menciptakan laser yang diarahkan ke kepala pemotongan. Penelitian menunjukkan bahwa Fiber Laser dengan doping yterbium Yb3+ mampu menghasilkan laser berintensitas tinggi dengan rentang panjang gelombang antara 900 nm hingga 1200 nm. Rentang panjang gelombang yang luas ini memungkinkan berbagai material dapat menyerap laser dengan baik.

Sumber ini sangat efektif untuk memotong logam kuat, karbon, paduan logam, dan lainnya. Bahkan, sumber ini dapat menghasilkan lebih dari 10 KW daya yang cukup intens untuk memotong plat tipis (<5 mm) hingga plat tebal (5 mm hingga 40 mm).

Sementara itu, sumber laser dengan doping tulium Tm3+ dan holmium Ho3+ pada fiber dapat memotong material non-logam dan transparan. Unit sumber laser dihubungkan dengan unit utama melalui konektor tahan lama, sambungan penguat, sambungan encoder, dan sejenisnya. Semua ini menjadikan mesin pemotong laser dapat menangani berbagai jenis material dengan efisien dan akurat.

2. Komponen Elektronik dan Sistem Kontrol Numerik

Sistem kontrol numerik dan elektronik merupakan komponen yang disebut sebagai “otak” dari mesin pemotong laser. Komponen utamanya meliputi motor listrik servo, saklar, sistem operasi, dan komponen lainnya. Semua data tentang karakteristik sinar laser dan detail dari bagian yang akan diproses dimasukkan di komponen ini.

Panel kontrol LED di luar mesin menerima data dari operator melalui file computer-aided manufacturing (CAM). Sistem kontrol ini memberikan semua informasi mengenai daya keluaran, kecepatan pemotongan, sudut pemotongan, kedalaman potongan, dan berbagai parameter lainnya.

Dengan bantuan sistem ini, kepala kontrol dan rel dipandu dengan tepat selama proses pemotongan. Teknologi computer numeric control (CNC) telah menghasilkan peningkatan presisi Laser Cutting secara signifikan, hingga pada tingkat di mana sistem penggeraknya merupakan faktor pembatas utama dalam Laser Cutting. Semua ini menghasilkan kinerja Laser Cutting yang lebih canggih dan efisien.

3. Sistem Gantry dan Komponen Tambahan

Setiap mesin Fiber Laser Cutting skala industri dilengkapi dengan sistem gantry, yaitu mekanisme penggerak yang membantu menggerakkan kepala laser dalam ruang tiga dimensi. Sistem gantry terdiri dari rel, rantai, dan motor yang membantu untuk memandu kepala laser secara presisi.

Penelitian terus dilakukan untuk meningkatkan sistem gantry pada mesin Fiber Laser dengan tujuan untuk mengurangi waktu proses dan meningkatkan efisiensi produksi.

Bagian lain yang tak kalah penting adalah meja kerja yang menahan benda kerja. Beberapa mesin Fiber Laser Cutting dilengkapi dengan meja besar yang dapat menampung logam lembaran hingga panjang 12 meter dan mampu menahan beban hingga 9 ton. Selain itu, banyak mesin pemotong laser juga dilengkapi dengan sistem pengeluaran udara yang membantu menghilangkan gas beracun dari dalam ruang pemotongan.

4. Fiber Laser Cutting Head

Fiber Laser Cutting Head adalah perangkat yang memancarkan sinar laser ke benda kerja. Komponen ini menggunakan sistem cermin kompleks (pada mesin laser tradisional) atau fiber optik yang bertugas untuk memandu sinar laser melalui nozzle.

Nozzle adalah komponen penting dari Laser head yang mengontrol arah sinar cahaya. Selain mengarahkan sinar laser, nozzle juga mengarahkan gas pelepas yang membersihkan material yang meleleh.

Nozzle dapat diatur secara manual dan memiliki pengaruh besar pada kualitas pemotongan. Komponen ini dikalibrasi dengan hati-hati sebelum pemotongan untuk mencegah kurangnya penetrasi yang dapat menyebabkan melelehnya material. Nozzle dengan diameter berbeda digunakan untuk memotong berbagai ketebalan material.

Laser head adalah bagian yang bergerak melalui bantuan dari sistem gantry. Biasanya, Laser head bergerak dalam ruang tiga dimensi. Namun, dalam kasus khusus, Laser head dirancang untuk bergerak dengan sudut 45 derajat, yang membantu menciptakan potongan dengan bentuk bevel. Potongan logam ini ditujukan untuk disambungkan nantinya. Hal ini dapat menghemat biaya, tenaga kerja, dan waktu.

Karakteristik lain yang diatur oleh laser head meliputi intensitas sinar, posisi fokus sinar, kecepatan pemotongan, input pemotongan, dan tekanan gas.

Pemilihan daya, kecepatan, dan input pemotongan yang tepat dapat menentukan kesuksesan proses manufaktur Anda. Seperti halnya mesin mekanis tradisional, mesin pemotong laser juga dilengkapi dengan bagan terperinci yang dapat mendefinisikan karakteristik laser yang sesuai dengan material tertentu.

Seluruh area kerja dilindungi oleh penutup logam yang menciptakan lingkungan tertutup bagi mesin Laser Cutting. Hal ini melindungi sinar laser dan benda kerja dari faktor eksternal seperti udara dan debu. Selain itu, penutup ini juga melindungi mata manusia karena sinar yang dihasilkan oleh laser bersifat berbahaya dan tidak terlihat.

Perbedaan Antara Mesin Laser Cutting CO2 dan Mesin Fiber Laser Cutting

Ketika berbicara tentang Laser Cutting, ada dua teknologi yang menonjol, yaitu Fiber Laser Cutting dan Laser Cutting CO2. Keduanya memiliki tujuan yang sama, tetapi memiliki kemampuan pemotongan yang berbeda. Mari kita bahas perbedaan keduanya secara ringkas untuk memilih opsi terbaik sesuai kebutuhan Anda.

Perbedaan utama di antara keduanya terletak pada sumber produksi laser. Laser Cutting CO2 menggunakan ruang kaca yang diisi gas karbon dioksida dan terpapar arus listrik tinggi. Proses ini merangsang gas dan menghasilkan pelepasan sinar inframerah. Dengan bantuan cermin, sinar inframerah ini diperkuat sehingga cukup kuat untuk memotong benda.

Sementara itu, pada Fiber Laser Cutting, terdapat kristal (neodymium-doped yttrium aluminum garnet- YAG) yang dililit oleh tabung kilat yang menyuplai energi cahaya ke dalam kristal. Proses ini merangsang atom di dalam kristal lalu melepaskan foton berenergi tinggi. Foton berenergi tinggi ini kemudian diarahkan melalui fiber optik sehingga menciptakan laser yang sangat kuat.

Kedua jenis laser ini memiliki keunggulan masing-masing. Laser Cutting CO2, meskipun teknologi lama, masih digunakan karena kemampuannya yang luar biasa dalam memotong logam. Sementara itu, Fiber Laser  memberikan keunggulan khusus dalam pemotongan material tertentu.

Proses Manufaktur	Laser Cutting CO2	Fiber Laser
Kecepatan Pemotongan Ketebalan <8mm	Lambat	Cepat
Kecepatan Pemotongan Secara Umum	Cepat	Cepat
Ketajaman Potongan	Efisiensi Lebih Rendah	Efisiensi Lebih Tinggi
Pemotongan Logam Lembaran	Kompatibilitas Lebih Rendah	Kompatibilitas Lebih Tinggi
Pemotongan Material Organik	Kompatibilitas Lebih Tinggi	Kompatibilitas Lebih Rendah
Gravir Logam	Tidak	Ya
Gravir Material Lainnya	Ya	Ya
Sistem Penggerak	Gantry	Galvo dan Gantry
Biaya Pemeliharaan	Lebih Tinggi	Lebih Rendah
Biaya Operasional	Lebih Rendah	Lebih Tinggi
Biaya Pembelian	Lebih Rendah	Lebih Tinggi

Mesin Fiber Laser Cutting lebih unggul dalam pemotongan logam, terutama logam dengan permukaan yang berkilau. Refleksi tinggi seringkali menjadi masalah bagi mesin laser dengan teknologi lama karena sebagian besar sinar laser terpantul. Namun, Fiber Laser Cutting memiliki fokus sinar yang tajam yang membantu menembus sebagian besar logam dan paduan logam. Di sisi lain, Laser Cutting CO2 memiliki kompatibilitas bahan yang lebih baik dengan beberapa material logam dan bahan organik.

Laser Cutting	Material	Fiber Laser Cutting	Laser Cutting CO2
Logam	Baja Kekuatan tinggi	Ya	Ya
	Baja Ringan	Ya	Ya
	Tembaga	Ya	Tidak
	Aluminium	Ya	Tidak
Non-Logam	Kaca	Tidak	Ya
	Akrilik	Tidak	Ya
	Kayu	Tidak	Ya
	Karet	Tidak	Ya
	Kulit	Tidak	Ya
Komposit		Ya	Tidak

Karena sebagian besar industri manufaktur berurusan dengan baja dan logam, Fiber Laser Cutting memiliki pangsa pasar yang lebih besar.

Namun, ketika berbicara tentang biaya, tidak ada jawaban yang sederhana. Mesin Fiber Laser Cutting berdaya tinggi biasanya lebih mahal daripada mesin Laser Cutting CO2 standar. Namun, Laser Cutting CO2 memiliki tabung sekali pakai yang perlu diganti setelah sekitar 20.000 jam operasi. Selain itu, Laser Cutting CO2 juga menggunakan daya yang lebih besar selama operasi normal dibandingkan dengan Fiber Laser Cutting. Sebagai akibatnya, biaya operasional dan pemeliharaannya menjadi biaya tambahan. Untuk proyek-proyek berkelanjutan dan jangka panjang, para ahli cenderung lebih memilih mesin Fiber Laser Cutting karena efisiensi dan keandalannya yang tinggi.

Tiga Hal yang Perlu Dipertimbangkan Sebelum Membeli Mesin Fiber Laser Cutting Pertama Anda

1. Pertimbangan Material

Jenis material yang akan Anda manufaktur sangatlah penting. Beberapa material yang dipotong dengan Fiber Laser dapat memberikan hasil yang bagus, sementara beberapa material yang lain tidak cocok. Mesin Fiber Laser Cutting memiliki kinerja terbaik pada pemotongan logam lembaran dan material dengan refleksi tinggi.

2. Penggunaan dan Tingkat Produksi

Jika industri Anda memerlukan tingkat produksi yang tinggi dan pembuatan bagian-bagian yang rumit, maka Fiber Laser adalah pilihan yang sesuai. Namun, jika tidak, Anda mungkin tidak akan dapat menutupi biaya pembelian mesin tersebut. Kami merekomendasikan mesin Laser Cutting CO2 untuk pemotongan dan mesin Fiber Laser Cutting untuk gravir bagi Anda yang ingin memiliki mesin laser untuk proyek-proyek di halaman belakang.

3. Finishing Permukaan

Untuk material yang lebih tebal, Fiber Laser Cutting mungkin tidak memberikan hasil potongan terbaik, sehingga dapat menimbulkan biaya dan waktu tambahan dalam proses pengerjaan proyek. Namun, laser memberikan hasil potongan yang canggih untuk pekerjaan logam lembaran dan serat tipis.

Penggunaan Utama dari Mesin Fiber Laser Cutting

1. Industri Robotika

Mesin Laser Cutting dan robotika memiliki keterkaitan yang erat. Banyak mesin pemotongan, pengelasan, penandaan, dan pengeboran laser yang mendukung penggunaan lengan robotik untuk mengotomatisasi proses manufaktur.

Hal ini bahkan membantu dalam memproduksi bagian-bagian kecil dan rumit yang digunakan dalam pembuatan robot, yang sulit atau bahkan tidak mungkin dibuat dengan menggunakan alat potong tradisional. Laser Cutting yang digabungkan dengan CNC telah mengubah dunia industri secara revolusioner.

2. Industri Otomotif

Permintaan akan kendaraan terus meningkat, dan begitu juga kebutuhan akan proses manufaktur yang efisien. Karena keakuratannya yang tinggi dan waktu pengerjaan yang lebih singkat, banyak perusahaan di industri otomotif beralih ke mesin Fiber Laser Cutting untuk memotong bagian-bagian mobil yang terbentuk secara hidrolik.

3. Industri Dirgantara

Industri dirgantara menghadapi tantangan desain yang sangat canggih yang memerlukan tingkat akurasi yang tinggi. Banyak mesin tradisional dapat mempengaruhi keintegritasan material saat proses pemotongan, sehingga menimbulkan kekhawatiran keselamatan. Salah satu contohnya adalah pemotongan plasma.

Namun, Fiber Laser telah mengatasi masalah ini karena secara alami memiliki kemampuan yang baik dalam mengatasi disipasi panas, memberikan pemotongan yang tepat, dan memiliki toleransi minimum.

Kelebihan dan Kekurangan Mesin Fiber Laser Cutting

1. Presisi dan Akurasi Tinggi

Fiber Laser Cutting memfokuskan daya yang sangat tinggi pada titik kecil, melelehkan material dan membentuk pori kecil. Selama laser bergerak, material dipotong dengan rata tanpa deformasi atau burr di tepi potongannya. Panjang gelombang Fiber Laser yang hanya 1 mikrometer, dibandingkan dengan panjang gelombang Laser Cutting CO2 yang 10,7 mikrometer, memungkinkan pemotongan bentuk yang kompleks dengan akurasi yang unggul.

Fiber Laser dapat mencapai akurasi dimensional hingga ±0,5mm. Zona yang terpengaruh panas sangat kecil, sehingga unit akhir hanya memerlukan sedikit atau bahkan tidak ada pengolahan tambahan sebelum langsung digunakan.

2. Kecepatan Pemotongan

Fiber Laser Cutting lebih cepat daripada teknik Laser Cutting tradisional. Khususnya untuk lembaran tipis, tidak ada teknik pemotongan lain yang sebanding dengan kecepatan Fiber Laser Cutting. Dalam membandingkan kecepatan Fiber Laser dan CO2, terlihat bahwa Fiber Laser 2000W dapat memotong secepat Laser Cutting CO2 6000W.

Dengan terus berkembangnya teknologi Fiber Laser Cutting, tidak lama lagi kita akan melihat mesin Fiber Laser berkekuatan tinggi yang mampu memotong material tebal dengan kecepatan yang tak tertandingi oleh teknologi lainnya.

3. Pemotongan Tanpa Kontak

Penggunaan teknologi pemotongan tanpa kontak memungkinkan penggunaan sinar laser tanpa perlu mengganti alat pemotong yang aus atau rusak. Dengan sinar laser, berbagai jenis material dapat dipotong tanpa perlu mempertimbangkan kekerasan alat pemotong sebelum memproses material baru.

4. Adaptabilitas dan Fleksibilitas Tinggi

Dengan kontrol CNC dan otomatisasi, sinar laser dapat diatur dan dioptimalkan untuk memotong desain yang kompleks dan tepi yang rumit. Sinar laser yang padat dengan kekuatan besar menghasilkan zona terpengaruh panas yang minimal sehingga tidak merusak bentuk akhir produk.

5. Konsumsi Daya Lebih Rendah

Mesin Fiber Laser Cutting mengonsumsi 50% lebih sedikit energi daripada mesin Laser Cutting CO2. Dibandingkan dengan Laser Cutting CO2, mesin Fiber Laser Cutting tidak memerlukan pemeliharaan yang mahal dan perbaikan yang berbiaya tinggi. Desainnya lebih efisien, kompak, dan memberikan dampak karbon yang lebih kecil. Selain itu, mesin Fiber Laser Cutting dapat langsung memulai proses pemotongan tanpa harus menunggu waktu pemanasan seperti pada mesin Laser Cutting CO2.

6. Beragam Material

Selama ini, material yang memiliki sifat reflektif menjadi tantangan bagi mesin Laser Cutting. Namun, Fiber Laser Cutting mampu dengan efisien memproses material-material yang sangat reflektif seperti aluminium, tembaga, perak, emas, dan baja tahan karat yang telah dipoles. Kini, Fiber Laser Cutting juga mampu mengatasi plat tebal dengan kecepatan yang setara dengan Laser Cutting CO2, berkat rentang daya laser yang luas.

Selain logam, Fiber Laser Cutting dapat memproses bahan-bahan seperti akrilik, polioksimetilen, poli (metil metakrilat), lucite, dan karet.

7. Investasi Mahal

Salah satu kekurangan dari mesin Fiber Laser Cutting adalah biaya investasi yang tinggi. Fiber Laser Cutting memerlukan biaya 2-3 kali lebih mahal daripada Laser Cutting CO2. Namun, mengingat ini merupakan investasi satu kali yang menawarkan manfaat jauh lebih besar dibandingkan teknologi laser lainnya, Fiber Laser Cutting tetap menjadi pilihan yang hemat biaya dalam jangka panjang.

Mesin Fiber Laser Cutting tidak memerlukan pemeliharaan rutin atau biaya operasional yang tinggi. Sebuah Fiber Laser Cutting 3000W mengonsumsi sekitar 10kW daya listrik. Di sisi lain, mesin Laser Cutting CO2 sebesar 4000W akan mengonsumsi energi sebanyak 250kW. Perbedaan ini akan sangat terasa pada tagihan listrik tahunan antara kedua jenis mesin tersebut.

Selain itu, berkat desainnya yang efisien, mesin Fiber Laser Cutting dapat bertahan seumur hidup.

Mengapa Memilih Baison Laser untuk Penggunaan Fiber Laser Cutting?

Baison Laser merupakan pakar dalam menyediakan mesin Fiber Laser berkualitas tinggi dan tahan lama yang cocok untuk berbagai penggunaan, seperti pemotongan, pembentukan, pembubutan, pengeboran, dan lainnya pada material logam lembaran.

Dibangun dengan material berkualitas terbaik dan teknologi laser canggih, mesin-mesin kami mampu mengatasi berbagai kebutuhan industri. Selain itu, harga yang kami tawarkan bersaing di pasaran, dan layanan purna jual kami tak tertandingi.

Katalog kami mencakup beragam mesin Fiber Laser Cutting, pengelasan, pembersihan, dan ukiran dengan teknologi tinggi. Hubungi tim teknis berpengalaman kami untuk mendapatkan solusi terbaik sesuai kebutuhan Anda. Dapatkan penawaran sekarang dan bergabunglah dengan keluarga Baison Laser.