เทคโนโลยีของ เครื่องตัดเลเซอร์ ไม่ใช่เรื่องใหม่ในประเทศไทย เมื่อประมาณ 30 ปีที่แล้ว อุตสาหกรรมแปรรูปโลหะแผ่นซึ่งใช้เทคโนโลยีการปั๊ม และเจาะฉลุ ขึ้นรูปเหล็กแผ่นในประเทศไทย ได้ทำความรู้จักกับเทคโนโลยีการใช้เลเซอร์ตัดด้วยระบบ CO2 ซึ่งทำให้มีข้อได้เปรียบจากการที่ผิวรอยตัดสวยงาม และไม่ต้องมีต้นทุนเรื่องแม่พิมพ์ (Punch-Die) แต่ในขณะนั้นเลเซอร์ยังนับเป็นการลงทุนที่สูง จากนั้นเลเซอร์ตัดได้พัฒนาไปสู่การใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ จนกระทั่งปัจจุบันคงปฏิสธไม่ได้ว่าการใช้เลเซอร์ตัด และเชื่อมได้เข้ามามีบทบาทที่สำคัญในอุตสาหกรรมแปรรูปโลหะแผ่น

รู้จัก “เทคโนโลยีเลเซอร์ตัด”

เครื่องตัดเลเซอร์ คือ เครื่องจักรที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ในการตัดวัสดุได้อย่างแม่นยำ มีความรวดเร็วในการตัด โดยเฉพาะวัสดุที่มีรูปร่างซับซ้อน หลักการทำงานคือ ลำแสงเลเซอร์รวมตัวและกระทบกับชิ้นงาน จะเกิดความร้อนอย่างมากและทำให้หลอมเหลว กำลังเลเซอร์ทั้งหมดจะรวมอยู่บนหนึ่งจุดและส่วนใหญ่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าครึ่งมิลลิเมตร ลำแสงเลเซอร์จะแทรกผ่านและทำการตัดวัสดุ ลำแสงเลเซอร์จะทำงานโดยไม่ใช้เครื่องมือ หรือแม่พิมพ์สัมผัสวัสดุที่ตัด ดังนั้นเครื่องมือเองจึงไม่สึกหรอ หรือเกิดความเสียหายต่อชิ้นงาน

หลักการทำงานของเลเซอร์ตัด

การทำงานของระบบการตัดวัตถุด้วยเลเซอร์นั้นจะประกอบด้วย

• แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ (Laser source) ที่จะทำหน้าที่ในการผลิตแสงเลเซอร์ พลังงานสูง มีช่วงความถี่คลื่นแคบและมีความเข้ม ทำให้แสงเลเซอร์มีประสิทธิภาพในการตัดวัตถุอย่างรวดเร็วและแม่นยำ โดยแสงเลเซอร์นี้ก็จะถูกส่งไปที่หัวตัดต่อไป
• หัวตัดเลเซอร์ (Laser Head) เป็นเลนส์เพื่อการบีบลำแสงเลเซอร์ให้เล็กลงตามต้องการ เพื่อให้สามารถฉายไปบนวัตถุ ทำให้วัตถุถูกตัดออกมาเป็นชิ้นงานตามแบบที่ต้องการ

แหล่งกำเนิดของแสงเลเซอร์ (Laser source)

แสงเลเซอร์มีแหล่งกำเนิดมาจากกระบวนการที่ทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซฮีเลียมและก๊าซไนโตรเจน ผ่านเข้าไปในแท่งทรงกระบอกกลวง แล้วเกิดการกระตุ้นอะตอมของก๊าซด้วยพลังงานไฟฟ้า จึงทำให้ผลลัพธ์ที่ได้คือพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของลำแสงเลเซอร์

หัวตัดเลเซอร์จะประกอบด้วยส่วนสร้างลำแสงเลเซอร์ ซึ่งมีช่วงความยาวคลื่นเฉพาะ โดยลำแสงเลเซอร์จะส่องผ่านไปยังเลนส์เพื่อบีบลำแสงให้แคบและมีความเข้มข้นสูงไปยังชิ้นงาน พร้อมกับส่องผ่านไปยังชิ้นงาน เพื่อทำการตัด นอกจากนี้หัวตัดเลเซอร์จะมีส่วนที่นำก๊าซที่มีความดัน เพื่อที่จะใช้เป่าไล่เศษการตัดออกจากบริเวณที่ตัดชิ้นงาน

การตัดโลหะด้วยกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์

ในปัจจุบัน การตัดชิ้นงานด้วยเลเซอร์ กำลังได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะในวงอุตสาหกรรมการผลิต ที่มีการประยุกต์เอาลำแสงเลเซอร์มาใช้เพื่อเพิ่มความรวดเร็วและความแม่นยำในการผลิต ทำให้ได้ชิ้นงานที่ถูกใจและประหยัด แต่ทั้งนี้หากชิ้นงานมีความหนามาก ก็อาจทำให้ต้องสิ้นเปลืองก๊าซและพลังงานในการผลิตเลเซอร์มากพอสมควร ซึ่งเลเซอร์ที่นิยมใช้ในการตัดโลหะนั้น ได้พัฒนาจาก CO2Laser มาเป็น Fiber Laser และ Diode Laser

ข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์

• สามารถตัดวัสดุทั่วไปในการทำงานอุตสาหกรรม ที่เป็นโลหะ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม สแตนเลส และแผ่นผสม จนถึงวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น พลาสติก แก้ว ไม้ หรือเซรามิก ได้อย่างปลอดภัยและมีคุณภาพสูงด้วยเลเซอร์
• สามารถตัดความหนาของแผ่นที่แตกต่างกันมากตั้งแต่ 0.5 จนถึงมากกว่า 30 มิลลิเมตร
• เนื่องจากการตัดด้วยของลำแสงเลเซอร์ไม่มีการสัมผัสชิ้นงานโดยตรงกับเครื่องมือตัดใด ๆ จึงไม่สิ้นเปลืองการสึกหรอของเครื่องมือ
• ในกระบวนการทั่วไปความร้อนที่เกิดขึ้นในขณะที่ตัดโดยทั่วไปจะเปลี่ยนรูปร่างหรือโครงสร้างวัสดุ แต่ในการตัดด้วยเลเซอร์เนื่องจากพื้นที่ที่ถูกความร้อนมีขนาดเล็กมากจะช่วยลดโอกาสในการแปรปรวนของวัสดุ
• เครื่องตัดเลเซอร์ใช้พลังงานน้อยกว่าสำหรับการตัดแผ่นโลหะเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการตัดพลาสมา

เปรียบเทียบการตัดโดยเครื่องตัดเลเซอร์กับการตัดโดยก๊าซ

นอกจากนี้ การตัดโลหะด้วยเลเซอร์ในปัจจุบันยังมีควาทันสมัยอย่างมาก เนื่องจากมีซอฟท์แวร์คอมพิวเตอร์มาช่วยคำนวณการตัด การทำงานของเครื่องอย่างทันสมัย จึงสามารถตัดชิ้นงานที่มีความซับซ้อนให้ได้ชิ้นงานตามต้องการ อย่างรวดเร็วทันใจและคุ้มทุนในการตัด ทั้งยังเหมาะกับการนำมาตัดงานตามแบบเพื่อใช้เป็นต้นแบบ เครื่องเลเซอร์ตัดโลหะจึงเป็นที่นิยมแพร่หลายกันอย่างมากในปัจจุบัน และใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น งานตกแต่ง ผนัง โครงสร้าง ชิ้นส่วนรถยนต์ เครื่องมือ ตู้ไฟฟ้าสวิตช์บอร์ด เป็นต้น