Maszyny i lasery CNC w przemyśle meblarskim

- Technologia Fiber jest rozwiązaniem, które zrewolucjonizowało rynek wycinania laserowego. Mowa o technologii, która w stosunku do poprzednich rozwiązań, czyli technologii CO2, jest znacznie szybsza i tańsza w eksploatacji oraz umożliwia osiąganie coraz lepszych rezultatów, w szczególności bardzo szybkie i dynamiczne wycinanie cienkich blach - mówi Przemysław Kimla.

Laser Fiber to skrócona nazwa lasera z rezonatorem światłowodowym. Od laserów CO2 odróżnia go to, że ośrodkiem aktywnym jest włókno światłowodu domieszkowanego Iterbem. Cały rezonator jest oparty na ciele stałym, nie posiada elementów wymiennych i elementów regulacyjnych, takich jak np. lustra. Rezonator ma dziesięciokrotnie większą częstotliwość, czyli dziesięciokrotnie krótszą długość fali. Umożliwia to większe skupienie wiązki i wyższą koncentrację energii.Lasery do cięcia stali używane były już w latach pięćdziesiątych. Technologia CO2 rozwijana była przez wiele lat, jednak w ostatnich latach nie wprowadzono istotnych zmian w technologii cięcia laserami CO2. Ich ograniczona sprawność wynika bezpośrednio ze zjawisk fizycznych, a nie ograniczeń technologicznych. Technologia światłowodowa jest aktualnie najnowocześniejszą metodą cięcia blach cienkich. Charakteryzuje ją niezwykła wydajność i efektywność. Lasery światłowodowe mają wielokrotnie większą sprawność niż lasery CO2, w związku z tym zużywają znacznie mniej energii.Sprawność energetyczna laserów światłowodowych wynosi około 30 %. Jest to wartość dużo wyższa, niż w przypadku laserów CO2, których sprawność wynosi około 5 %. Przykładowo: laser CO2 o mocy 4 kW potrzebuje zasilania o mocy 80 kW, a odpowiadający jego możliwościom laser światłowodowy o mocy  2 kW pobiera zaledwie 7 kW. Przy uwzględnieniu powyższych czynników, koszty pracy lasera światłowodowego związane z energię elektryczną mogą być nawet dziesięciokrotnie niższe niż w przypadku lasera CO2. Kolejną zaletą laserów Fiber jest znacznie krótsza długość fali światła, umożliwiająca większą koncentrację energii w skupionej wiązce. Ta większa gęstość energii umożliwia szybsze cięcie laserem o mniejszej mocy. Możliwości lasera światłowodowego o mocy 2 kW odpowiadają w przybliżeniu możliwościom lasera CO2 o mocy 4kW. Często już połowa mocy lasera światłowodowego w stosunku do lasera CO2 jest wystarczająca do uzyskania tej samej prędkości cięcia, a w przypadku bardzo cienkich blach laser światłowodowy umożliwia cięcie z prędkością wielokrotnie wyższą niż laser CO2 o podobnej mocy. Dzięki rozwojowi optoelektroniki i półprzewodników diody laserowe uzyskują coraz większą sprawność. Przetwarzanie energii ze światła diod laserowych na promień wyjściowy odbywa się w światłowodzie, którego efektywność przetwarzania może dochodzić do 80 %. Takie rozwiązanie pozwala zaoszczędzić dużo energii, a lepsza absorpcja energii laserów Fiber umożliwia szybsze wycinanie. Przewaga laserów światłowodowych nad laserami CO2 uwidacznia się szczególnie przy blachach cienkich do 6 mm. Im cieńsza blacha, tym większa przewaga lasera światłowodowego nad laserem CO2. Lasery światłowodowe są również doskonałym uzupełnieniem maszyn do cięcia strumieniem wody. Maszyny Waterjet mają bardzo szeroki zakres pracy sięgający nawet do 200 mm grubości metalu. Jednak w przypadku maszyn Waterjet ich prędkość jest znacznie niższa od prędkości laserów. Optymalne rozwiązanie do cięcia blach to: laser światłowodowy do blach cienkich, a Waterjet do blach grubych. Lasery światłowodowe to technologia stosunkowo młoda, urządzenia tego typu produkowane są dopiero od kilku lat. Firmy, które zna większość klientów, nie mogą pochwalić się długoletnim doświadczeniem w tej dziedzinie, ponieważ rozpoczęły działalność w podobnym czasie. W tym momencie mniejsze firmy mogą istotnie wyprzedzić duże koncerny, które mają długotrwałe procedury we wdrażaniu nowych technologii i dostosowywaniu oprogramowania do potrzeb konkretnego użytkownika.

Na początku warto zaznaczyć, iż niemal wszystkie komponenty, z których składają się urządzenia firmy KIMLA produkowane są w zakładzie w Częstochowie.

Najpierw konstruktor przygotowuje rysunek techniczny, uwzględniając przy tym wszystkie wymagania, jakie będzie musiało spełnić urządzenie w danej fabryce. Następnie projekt trafia do poszczególnych działów produkcji. Zaczynamy od korpusu – to na nim zostanie osadzone urządzenie. Do ich produkcji potrzebne są grubościenne profile stalowe, które do zakładu trafiają prosto z huty. Profile cięte są na odpowiednią długość i kształt. Następnie za pomocą cięcia plazmowego wykonywane są otwory konstrukcyjne i technologiczne. Podczas śrutowania powierzchnia profilu staje się czysta i gładka, co umożliwia dalszą obróbkę. Mamy już gotowe elementy składające się na korpus. Teraz trzeba je połączyć. Profile mocuje się na płycie spawalniczej, a następnie spawa. Na koniec oczyszczane są spoiny. Obróbka korpusu wykonywana jest na frezarkach bramowych wieloosiowych o bardzo dużym obszarze roboczym. Niezwykle istotne jest właściwe ustawienie maszyny.

Obróbka całego korpusu będzie się bowiem odbywać podczas jednego zamocowania. Po obróbce korpus transportowany jest do lakierni, gdzie uzyska estetyczną a zarazem ochronną powłokę. Na kolejnych stanowiskach produkowane są pozostałe części, z których składa się maszyna. W jednym urządzeniu jest ich kilkaset. Detale, z których powstanie m.in. obudowa, wycinane są na laserze. Następnie są gięte. Później trafiają do lakierni. Przed malowaniem są odtłuszczane. Powłoka jest nanoszona metodą proszkową. Na maszynie WaterJet wycinane są komponenty aluminiowe. Urządzenia produkowane przez firmę KIMLA są dynamiczne, dlatego większość detali wykonana jest z różnego rodzaju stopów aluminium, które jest po prostu lżejsze. Jest to istotne ponieważ prędkość pracy lasera dochodzi do 5 m/s, a przyspieszenia osiągają wartość 6 G. Wytworzone detale poddawane są obróbce. Najpierw pisany jest program, który przygotowuje ścieżkę narzędzia obróbczego. Następnie urządzenie wykonuje zadaną pracę. Tutaj również ważna jest dokładność, więc detale obrabiane są w całości podczas jednego zamocowania. Niezbędne do tego są 4- lub 5- osiowe centra obróbcze. Elementy aluminiowe obrabiane są na centrum obróbczym z napędami liniowymi. Na wybranych detalach wykonywane są bardzo precyzyjne pomiary. Mierzone są głównie nowe, nieprodukowane wcześniej części lub te, które wymagają szczególnie dużej dokładności.

Również silniki liniowe, pozycjonujące głowicę tnącą powstają na miejscu.

Korpus z lakierni transportowany jest do hali montażu. Z regałów magazynowych pobierane są części. Najpierw montowane są osłony wewnętrzne i klapy dymowe, poprzez które odprowadzany jest dym i pył. Zakładany jest napęd łańcuchowy, odpowiadający za jazdę palety. Potem następuje montaż segmentu magnesów napędów liniowych. Magnesy zostaną schowane pod osłoną harmonijkową, która będzie chronić także liniał mierzący położenie głowicy tnącej. W tym samym czasie montowana jest płyta sterownicza wyposażona w elementy automatyki oraz własnej produkcji sterowniki PLC. Za ich produkcję odpowiada dział elektroniczny. Widzimy też montaż okablowania w kablowniku, który będzie zabezpieczał kable podczas ruchu lasera. Cały montaż odbywa się po kolei na poszczególnych stanowiskach.

Na koniec powstaje m.in. obudowa urządzenia, zamontowana zostaje szafa sterownicza czy panel sterujący. Laser wyposażony jest w oprogramowanie programistów firmy KIMLA, dedykowany specjalnie dla laserów światłowodowych. Oprogramowanie w pełni wykorzystuje potencjał urządzenia.

- Dzięki temu, że w naszych systemach opracowaliśmy opatentowany przez naszą firmę system sterowania z tzw. dynamiczną analizą wektorów, stworzyliśmy system sterowania bezuchybowy. Takie rozwiązanie pozwoliło poruszać się znacznie szybciej po skomplikowanych kształtach bez utraty dokładności geometrii, która została zaprojektowana przez konstruktora - mówi Przemysław Kimla.

Po zmontowaniu lasera urządzenie jest konfigurowane. Ustawiana jest geometria. Następnie odbywa się pierwsze wycinanie, po którym korygowane są parametry lasera. Dopiero po dokładnym sprawdzeniu działania, urządzenie zostanie przekazane do klienta. Lasery firmy KIMLA produkowane są w bardzo różnych konfiguracjach i w różnych obszarach roboczych. Ta różnorodność dotyczy zarówno stopnia automatyzacji maszyny, jak i mocy lasera oraz jego konfiguracji. Firma KIMLA produkuje zarówno lasery z jednym stołem roboczym, których istotnym czynnikiem, przy wysokiej wydajności, jest niska cena, jak i lasery produkcyjne z automatyczną wymianą palet o wysokim stopniu automatyzacji, systemami odciągowymi oraz systemami do nestingu i przygotowania produkcji. Lasery produkcyjne są maszynami o większej wydajności, większej prędkości maksymalnej i większych przyspieszeniach. Lasery światłowodowe KIMLA dzięki unikalnym możliwościom bardzo szybkiego cięcia cienkich blach doskonale nadają się do wycinania jako alternatywa dla laserów CO2 , a nawet dla wykrawarek rewolwerowych, które dotychczas były uznawane za najtańszą technologię cięcia powtarzalnych elementów z blach. Dzięki rewolucyjnym rozwiązaniom zastosowanym w laserach światłowodowych, wycinanie blach cienkich laserem Fiber stało się tańsze niż wycinanie na prasach rewolwerowych. KIMLA oprócz laserów produkuje także inne urządzenia np. maszyny frezujące. Od małych maszyn, służących do grawerowania czy produkcji protez zębowych do wielkoformatowych, wieloosiowych urządzeń, obrabiających różnego rodzaju materiały – materiały drewniane, tekturę, materiały gumowe, tworzywa sztuczne, metale kolorowe czy tekstylia. Tutaj także można zaopatrzyć się w narzędzia, które zużywają się podczas użytkowania maszyny. Lasery często wyposażone są w wiele dodatkowych opcji. Warto zaznaczyć, iż w fabrykach w Polsce oraz zagranicą pracuje już kilkaset laserów wyprodukowanych przez firmę KIMLA.