השימוש בלייזרי סיבים בייצור רכב זכה להצלחה עצומה, והם שימשו ביישומי ריתוך וחיתוך רבים, לרבות גוף-לבן, רכיבי מתלים, מכלולי הינע ועוד. זה לא אמור להפתיע. לייזרים סיבים מציעים מספר יתרונות על פני רוב הטכנולוגיות שהופעלו בעבר (לייזר ולא לייזר).
עם זאת, תעשיית הרכב נותרה מקור חשוב לחדשנות. בעוד שלייזרי סיבים בעלי הספק גבוה שימשו בהצלחה בייצור רכב כבר זמן מה, תהליכי הריתוך המתוחכמים ביותר כיום דורשים יותר מסתם כוח על מנת לתמוך בחשמל ובקל משקל. למרות שלמעשה ישנם יישומים רבים ושונים, רובם בדרך כלל כוללים:
חומרים דקים מאוד או חומרים רגישים לכניסת חום
"קָשֶׁה"חומרים לריתוך, כגון אלומיניום, נחושת ופלדות בעלות חוזק גבוה
ריתוך של חומרים לא דומים
כדי לבצע משימות מאתגרות יותר אלו, לייזרים חייבים להיות בעלי שתי פונקציות עיקריות. הראשון הוא שיהיה מספיק כוח כדי לתמוך בפריון הנדרש. במקרה של חלקים עבים יותר, נדרש גם הספק גבוה להשגת עומק חדירה מספק. השני הוא היכולת לשלוט במדויק על אופן חלוקת כוח הלייזר על פני משטח העבודה - הן במרחב והן בזמני.
בקרת כוח ודיוק
Coherent GROHE פיתחה את הלייזר סיב טבעת מתכווננת (ARM), שנועד לספק כוח ודיוק בקרה. כדי להשיג זאת, ה-ARM משתמש בפלט כפול קרן - הוא מייצר נקודה מרכזית מוקפת בטבעת לייזר קונצנטרית נוספת. ניתן לשלוט ולפעום באופן עצמאי את כוח הטבעת הליבה.
סדרת לייזרים סיבים מסדרת Coherent HighLight FL-ARM מספקת הספק כולל של עד 10kW, רמת הספק שמספיקה יותר מכל לכל היישומים עם תפוקה גבוהה. למעשה, רוב המוצרים התובעניים בעלי דיוק גבוה משתמשים בדרך כלל בפחות ממחצית רמת הספק זו. לכן, לייזרים Coherent ARM מסוגלים לספק כוח לייזר מספיק המכוון בדיוק למיקום הריתוך בעת הצורך.
ריתוך נחושת הוא דוגמה לאיך זה עובד. חלק מהיצרנים פנו ללייזרים ירוקים לריתוך נחושת מכיוון שהם נספגים בקלות רבה יותר בנחושת מאשר האור האינפרא אדום של לייזרים סיבים. עם זאת, תהליך זה יכול להתבצע רק בטמפרטורת החדר. ברגע שהנחושת מחוממת היא סופגת טוב מאוד אור אינפרא אדום, וברגע שיש חור מנעול, היכולת של הנחושת לקלוט אור אדום מתחזקת.
לכן, כאשר מתחילים לרתך נחושת בלייזר ARM, הצעד הראשון הוא לחמם את החומר עם אור טבעת בלבד עד שהוא נמס. לאחר מכן, קורה מרכזית בעלת עוצמה גבוהה יוצרת את חור המנעול. עם זאת, במהלך תהליך הריתוך, חלק מהכוח נשמר בקורת הטבעת מכיוון שזה מייצב את חור המנעול, מה שמפחית את הנתזים ומביא לריתוך יציב. כאשר הקורה מגיעה לקצה הריתוך, כוח הטבעת מנותק לחלוטין וכוח הליבה נופל בצורה חלקה כדי ליצור קצה נקי ואחיד.
תהליך זה מציע גם יתרונות דומים בעת ריתוך חומרים תובעניים אחרים כגון אלומיניום ופח מגולוון. יתר על כן, זה מאפשרריתוך דיוק גבוהשל חומרים דקים או רגישים לחום.
Pשליטה תחתית
כמה יצרנים של לייזרים סיבים אוהביםקוהרנטיARM מציינים שהמוצרים שלהם מאפשרים לחלק 100% מהכוח הכולל בין טבעות הליבה, כאילו זה יתרון.
אבל זה לא המקרה. כל היתרון של לייזרים ARM הוא שבאמצעות חלוקת הכוח בין הליבה לטבעת, החום הנכנס מוליך לתוך חומר העבודה המתאים באופן שמפיק תוצאות טובות יותר מאשר קרן בודדת, כמו בדוגמה של ריתוך נחושת שתוארה קודם לכן. אחרת, למה לא פשוט להשתמש בלייזר סיבים סטנדרטי (וזול יותר)?
היה להם גם חשש שמבנה ה-ARM של Coherent אינו "גמיש" מספיק.
בעת ייצור המערכת, יש צורך להגדיר את מספר המודולים המוזנים לטבעת הליבה. לכן, ניתן להגדיר לייזר ARM של 8 קילוואט בנוי עם ארבעה מודולים של 2 קילוואט עם שלושה יחסי כוח מקסימליים שונים של ליבה/טבעת. אלה הם 6 קילוואט/2 קילוואט, 4 ואט/4 קילוואט, או 2 קילוואט/6 קילוואט. יתרה מזאת, לא ניתן לשנות את עוצמת הליבה/טבעת המקסימלית, ולכן היא נחשבת "לא גמישה".
עם זאת, התצורה עבור כל לייזר לקוח נתון מבוססת על בדיקות תהליך שנערכו לפני רכישת הלייזר. אלה קובעים את יחסי ההספק והכוח ליבה לליבה הנדרשים לייצור נפח. יתר על כן, מסופק חלון תהליך גדול מספיק כדי לתמוך בהתאמה לאי-יציבות בייצור (למשל, וריאציה בין מנה לחלקה בחומרי גלם, שגיאות הידוק וכו').
