Laser CO2 vs. Laser de Fibra: Qual Tecnologia Entrega Melhor Desempenho?

Laser CO2 vs. Laser de Fibra: qual é melhor? Discussão comum em círculos de manufatura há anos, com puristas do laser insistindo que CO2 era melhor e outros promovendo inovações de fibra insistindo o oposto. Mas quem está certo? Qual tecnologia é melhor e como afeta seu resultado final?

Uma pista: a maioria dos fabricantes oferece AMBAS as tecnologias em sua linha. Fazem isso pois viram diferença marcante em tecnologias, capacidades e, mais importante, desempenho em certos materiais, espessuras e aplicações especiais. No fim, depende do tipo e espessura do material que você corta.

Em artigo anterior "Por que o Kilowatt não é Rei", descobrimos que lasers de fibra levam mais potência do ressonador à cabeça de corte. Conseguem isso por não precisar refletir feixe em espelhos e refocalizar através de inúmeras lentes, mantendo toda potência produzida na fonte. Lasers CO2 ganham vantagem em tipos de materiais e flexibilidade para adaptar a gama mais ampla.

O que é um Laser de Fibra?

Laser de fibra é termo para método de entrega por fibra óptica de trazer fonte de luz intensa e amplificada à cabeça de corte. O termo não especifica como a fonte de luz é criada (diferente de ressonadores CO2). O método de entrega por fibra simplificou muito o processo de construir um laser, e muitas máquinas chegaram ao mercado a preços muito reduzidos.

Como Funciona um Laser de Fibra?

A fibra recebe a fonte de luz do ressonador da máquina de corte a laser e entrega à cabeça de corte controlada pelo CNC. Na cabeça, o laser é emitido da ponta do cabo de fibra óptica e refocalizado através de série de lentes focais em ponto quase perfeito na superfície do material. Purgado com gases de corte como NO2 e O2 ao redor do laser, o material é rapidamente vaporizado no calor intenso e soprado como partículas de poeira.

O que é um Laser CO2?

Laser CO2 refere-se ao método de geração do laser. Um ressonador, purgado com gases CO2 sob alta velocidade (turbos ou sopradores), usa vários métodos para dividir íons de partículas de luz (tipicamente excitação RF ou DC) fazendo partículas colidirem e se dividirem em intervalos ainda maiores.

Como Funciona um Laser CO2?

Uma vez que o ressonador CO2 cria luz suficiente, é entregue de forma diferente do método de fibra. O feixe é entregue via processo de reflexão e refocalização por caminho convoluto chamado "sistema de entrega de caminho de feixe", purgado com "gases laz" protegidos para manter caminho puro e livre de poeira que interferiria na entrega da intensidade total. Uma vez refletido à cabeça de corte, é refocalizado e emitido da mesma forma que máquinas de fibra, utilizando série de lentes e escudo de gases de corte de alta velocidade para purgar o caminho usinado.

Laser CO2 vs. Laser de Fibra: Prós e Contras de Cada

Vantagem Laser CO2

• Acabamento: Lasers CO2 geralmente produzem melhor qualidade de aresta em chapas de aço inoxidável e alumínio.
• Flexibilidade: CO2 oferece flexibilidade em gama de aplicações incluindo não-metais.
• Tecnologia Conhecida: Com 30+ anos, tecnologia e resultados são previsíveis. Oferece bom nível de segurança ao usuário.

Desvantagem Laser CO2

• Custos Operacionais: Além de espelhos, lentes, foles e gases laz para manter caminho puro, consumo de energia é 70% maior pois ressonador CO2, soprador, chiller etc. requerem mais potência.
• Manutenção: Todos componentes do caminho de feixe requerem manutenção, disruptiva e cara.
• Velocidade: Em materiais finos, CO2 não compete com fibra. Ex: 4 kW CO2 em aço doce 16 GA com N2 tem velocidade recomendada de 260 IPM, enquanto fibra igual tem ~1.417 IPM — grande diferença.

Vantagem Laser de Fibra

• Custo de Investimento: Tecnologia de estado sólido cada vez mais popular, custos declinando. Sistema de fibra bem equipado feito domesticamente pode ser comprado a partir de bem abaixo de $300K.
• Manutenção: Sem sistema de caminho de feixe e seus espelhos, foles, gases, laser de fibra (especialmente ressonador estado sólido) reduziu drasticamente manutenção e custos associados.
• Velocidade: Na corrida fibra vs. CO2 em materiais finos, sem comparação. Fibra é 2x a 3x mais rápida em materiais de gauge.
• Custos Operacionais: Menores requisitos de potência para ressonador e resfriamento: consumo ~1/3 do CO2. Aliado a menos manutenção, consumíveis e corte mais rápido, custos por peça na fibra são extremamente vantajosos.

Desvantagem Laser de Fibra

• Acabamento em Material Grosso: CO2 ainda lidera em acabamentos em materiais grossos, especialmente inox e alumínio. Fibra não está longe, mas CO2 ainda lidera.
• Flexibilidade Geral: CO2 tem mais flexibilidade para cortar gama mais ampla, especialmente não-metais. Fibra alcança e corta latão e cobre "out of the box" (CO2 luta muito com estes), mas tem limites em não-metais.
• Tecnologia Conhecida/Nível de Conforto: Se você roda sistemas CO2, provavelmente tenderá para essa tecnologia inicialmente por ser o "demônio" que conhece vs. o que não conhece.

Conclusão

CO2 vs. Fibra é argumento que lentamente desaparece da indústria. Conforme fibra envelhece, engenheiros e fabricantes descobriram maneiras de emular efeitos CO2. Produzindo fonte de luz em diferentes comprimentos de onda e entregando por cabo de fibra "sintonizado", alcançam melhores resultados em materiais grossos, eliminando argumentos contra fibra. Com custos de fibra caindo drasticamente, entram na faixa de oficinas pequenas/médias cuja tecnologia era inalcançável. Nova capacidade, amortecida por custos menores, promete futuro brilhante para fibra.

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