Wat is lasersnijden en -graveren

Snijden en graveren met een laserstraal is een duurzame, nauwkeurige, snelle en efficiënte methode van materiaalbewerking. Hoewel de vaste stoflasers in opkomst zijn, domineren gaslasermachines de plaatbewerkingsindustrie. Van de gaslasers wordt de koolstofdioxidelaser (CO2-laser) het meest gebruikt. Met een koolstofdioxide laser machine van BRM Lasers kunt u een groot aantal materialen snijden of graveren. Het assortiment koolstofdioxidelasers van dit bedrijf voorziet in de productiebehoefte van zowel particulieren, kleine zelfstandigen, mkb-ers als grote industriële ondernemingen. Maar wat is een koolstofdioxidelaser eigenlijk en hoe werkt die? Op die vragen geeft dit artikel een antwoord. 

Wat is een koolstofdioxidelaser?

Een koolstofdioxidelaser of CO2-laser is een elektrisch gedreven gaslaser. Het gas in de ontladingsbuis bestaat uit een mengsel van koolstofdioxide (CO2), stikstofgas, waterstofgas en helium. Een koolstofdioxidelaser zendt een infrarood licht uit met een golflengte tussen 9600 en 10640 nanometer.

Zijn er ook andere gaslasers?

Koolstofdioxide wordt ook wel koolzuurgas genoemd. Koolzuurgas is zeker niet het enige gas dat als lasermedium in een gaslasermachine wordt gebruikt. In meet- en regelapparatuur worden bijvoorbeeld heliumneonlasers toegepast. En wat te denken van geïoniseerde gasatomen in de lasermachines die bij lasershows worden gebruikt? Of van de excimerlasers in de halfgeleiderindustrie, metaaldamplasers in de metaalbewerking en chemische lasers voor militaire toepassingen?

In de plaatbewerkingsindustrie is de koolstofdioxidelaser de meest gebruikte gaslaser. Behalve gaslasers worden er in de materiaalbewerking ook lasers met een vaste stof (zoals fiber) als lasermedium gebruikt. Er bestaan ook lasers met een vloeibaar lasermedium, maar die worden niet in de metaalbewerking gebruikt.

Wat is de functie van koolstofdioxide in een koolstofdioxidelaser? 

Om een laserstraal te produceren moet er eerst energie worden opgewerkt. Het laserlicht ontstaat wanneer elektronen in atomen en moleculen van een energierijke toestand terugvallen in een toestand met minder energie. Bij zijn terugval naar de lagere energietoestand zendt het elektron een zogenoemde foton uit.

Wanneer veel elektronen terugvallen en op die manier samen veel fotonen uitzenden, ontstaat er licht in het infrarode spectrum.

Elektronen vallen terug na een botsing met een foton van een elektron met een vergelijkbaar energieniveau. Dit zichzelf versterkende proces van terugvallende en fotonen uitzendende elektronen wordt gestimuleerde emissie genoemd. Door dit proces te versterken met spiegels wordt het infrarode licht zo geconcentreerd dat er een lichtbundel ontstaat die we laserlicht of laserstraal noemen. De spiegels kaatsen het licht als het ware heen en weer door het lasergas en versterken hierbij de uitzending van het licht.

De functie van koolstofdioxide in dit proces is dat van lasergas of lasermedium.

CO2 is hierbij het actieve medium waarvan de elektronen eerst op een hoger energieniveau komen en daarna terugvallen in een lagere energietoestand. Deze energie ontstaat doordat de elektronen in het koolzuurgas in beweging komen.

Hoe komen de elektronen van CO2-moleculen in beweging?

Bij een koolstofdioxidelaser worden eerst stikstofmoleculen in de ontladingsbuis met behulp van een elektrische stroom in beweging gebracht. Die gaan hierdoor trillen. Maar stikstof is een molecuul dat zijn energie niet kwijt kan door fotonen af te geven. De stikstofmoleculen raken hun energie wel kwijt door de koolstofdioxidemoleculen in de ontladingsbuis aan te slaan. Die gaan vervolgens ook trillen en scheiden hierbij – na terugval op een lager energieniveau – wél fotonen af. Deze fotonen zijn de lichtdeeltjes die het infrarode licht produceren.

Behalve koolzuurgas en stikstofgas zit er ook heliumgas in de ontladingsbuis van een koolstofdioxidelaser. Het helium draagt bij aan de gasvorming in reactie op de hitte die door de elektrische ontlading ontstaat. Ook helpt het helium de CO2-moleculen na hun trilling te laten terugkeren naar hun lagere energieniveau. Dit niveau is de basistoestand van de elektronen in de CO2-moleculen voordat die door de stikstofmoleculen werden aangeslagen.

De elektrische ontlading in de ontladingsbuis ontstaat door een stroom door deze buis te voeren. Dit kan door elektroden in de buis te plaatsen en daar een gelijkstroom door te laten lopen. Een andere methode werkt via uitwendige elektroden (condensatorplaten) waarop een wisselspanning wordt gezet.

Hoe maak je een laserstraal waarmee je kunt snijden of graveren?

Een laserstraal moet een heel smalle focus en een heel sterke concentratie hebben om ermee in een materiaal zoals metaal te kunnen snijden of graveren. Dat is dus een sterke, maar tegelijkertijd heel dunne lichtbundel. De diameter van de laserstraal van een lasersnij- of laser graveermachine bedraagt maar enkele fracties van een millimeter. Zo’n laserstraal wordt gemaakt door energie te blijven toevoeren in het lasermedium (de gasontladingsbuis met daarin het koolzuurgas) en de lichtdeeltjes in dat medium te blijven terugkaatsen. Hierdoor wordt de laserstraal steeds sterker en geconcentreerder. De twee parallelle spiegels waartussen de gasontladingsbuis is geplaatst zorgen voor de voortdurende weerkaatsing van het licht. De lichtbundel ontstaat door één van beide spiegels doorlatend te maken.

Meer weten?

Wilt u een demonstratie aanvragen voor een van onze BRM lasermachines? Gebruik dan de onderstaande knop. Vraag demonstratie Al overtuigd van de kracht van onze BRM Lasermachines? Vraag dan vrijblijvend een offerte aan. Wilt u meer weten over de lasermachines van BRM, download dan een van onze brochures.

BRM Lasermachines

Original

CO2 lasers snijden en graveren met grote precisie en hoge snelheid vele soorten materialen van dik acrylaat tot papier.

BEKIJKEN

Portaal

BRM portaallasers zijn uiterst geschikt voor groter plaatwerk en komen in twee verschillende formaten.

BEKIJKEN

Metaal

De BRM metaallasers zijn uiterst geschikt voor het graveren en lasersnijden van allerlei metaalsoorten.

BEKIJKEN

Fiberlaser

De BRM Fiberlasers zijn geschikt voor snel graveren van afbeeldingen of teksten op metaal en kunstof..

BEKIJKEN