Het verschil tussen een CO₂- en fiberlaser

Bijna alle lasersnijmachines in onze productiehallen hebben een fiberlaser. Slechts een enkeling heeft nog een CO₂-laser. Waarom deze verdeling? Dat kunnen we het beste uitleggen door deze vragen te beantwoorden:

1. Wat is een CO₂ laser?

2. Wat is een fiber laser?

3. CO₂-laser versus fiberlaser: wat is het verschil?

1. Wat is een CO₂-laser?

Een CO₂-laser is een type gaslaser waarbij door middel van een gasmengsel een krachtige infraroodlaserstraal wordt opgewekt. 

Dat gebeurt als volgt:

In een buis zit een gasmengsel van koolstofdioxide (CO₂), stikstof en helium. Een elektrische spanning wekt energie op in de stikstofmoleculen, die deze energie overbrengen op de CO₂-moleculen. Deze stralen vervolgens licht uit, dat wordt gebundeld tot een straal. Die wordt weer doelgericht via spiegels door een lens op materiaal geschenen. Helium voert energie af en houdt de laser stabiel. Dankzij de hitte kan het door materialen snijden of er in graveren. 

De laserstraal heeft een golflengte van 10,6 µm en valt onder infraroodlicht. 

2. Wat is een fiber laser?

Een fiberlaser is een vastestoflaser (ook wel solid-state laser genoemd). Door middel van een optische vezel (fiber), versterkt door aardmetalen zoals ytterbium, wordt een laserstraal gecreëerd.

Dat gebeurt als volgt:

In de pompbron creëert een laserdiode licht (nog geen laserlicht!). Dit licht wordt in een glasvezelkabel gestuurd. Deze vezel is gedoteerd met het aardmetaal ytterbium (Yb). De ytterbium-ionen absorberen het licht en zenden dit opnieuw uit. Ditmaal sterker. Aan de uiteinden van de vezel bevinden zich spiegels, waardoor het licht heen en weer wordt gekaatst. En met elke weerkaatsing wordt het licht sterker. Zodra het licht sterk genoeg is gaat het via een gebogen kabel naar de snijkop. De lens in de snijkop vangt het op, bundelt het en creëert een gefocuste laserstraal.

Deze laserstraal heeft een golflengte van 1,06 µm. Ook dit valt, net als een CO₂-laser, onder infraroodlicht.

3. CO₂-laser versus fiberlaser: wat is het verschil?

Het is duidelijk dat de werking van een CO₂-laser verschilt met die van een fiberlaser. Hier vloeien ook een aantal verschillen uit op het gebied van lichtbron, golflengte, toepassing en efficiëntie. Onderstaande tabel maakt dat duidelijk:

Eind jaren ‘70 waren CO₂-lasers dé manier om metaal te lasersnijden. Maar deze lasers behoeven veel onderhoud, hebben een hoog energieverbruik, een relatief lage snijsnelheid en de lasers hebben moeite met sterk reflecterende oppervlakten van o.a. aluminium en koper.

Met de komst van fiberlasers eind jaren ‘90 werd een alternatief geboden dat bovenstaande beperkingen achter zich liet. Uiteindelijk ontpopte de fiberlaser zich als een state-of-the-art techniek die tegenwoordig de standaard is voor veel metaalbewerkers.

Toegegeven, bij dikkere metalen (vanaf 5 mm) en puur rechte lijnen leveren CO₂-lasers nettere snijranden op dan fiberlasers. De voordelen die fiberlasers echter bieden op het gebied van nauwkeurigheid, kostenbesparing en efficiëntie, zijn voor grote productiebedrijven zoals 247TailorSteel, meestal interessanter.

CO₂-lasers worden dus nog steeds ingezet om metaal te lasersnijden. Maar ze worden vooral gebruikt voor het lasersnijden van niet-metalen (zoals hout, acryl, textiel en glas). Daar zijn fiberlasers nu eenmaal weer minder geschikt voor door de korte golflengte van 1,06 µm.

Vragen over CO₂- en fiberlasers?

Heb je nog vragen over dit onderwerp? Neem dan gerust contact met ons op.

Dit artikel is geschreven in samenwerking met TRUMPF.
Bron van hoofdafbeelding: TRUMPF Group