เครื่องตัดเลเซอร์ มีกี่ประเภท? และต่างกันอย่างไร?

1. ประวัติของเครื่องเลเซอร์

ย้อนกลับไปเมื่อ 60 ปีที่แล้ว เครื่องตัดเลเซอร์ได้ถูกนำเข้ามาใช้ในอุตสาหกรรมอัญมณี และเครื่องประดับ โดยบริษัท Western Electric Companyได้ผลิตเครื่องตัดเลเซอร์สำหรับใช้ในการเจาะรูเพชร และในเวลาต่อมาได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายยิ่งขึ้นในทุกๆอุตสากดรรม เช่น นำไปตัด ไทเทเนียม อโลหะ รวมถึงโลหะต่างๆ

เครื่องตัดเลเซอร์ เป็นเครื่องจักรที่มีเทคโนโลยี และประสิทธิภาพในการตัดชิ้นงานที่มีคุณภาพสูง และแม่นยำ แต่ใช้ระยะเวลาที่รวดเร็ว จึงมักถูกนำมาทดแทนการตัดสมัยเก่า

2. หลักงานทำงาน

หลักการทำงานของเครื่องเลเซอร์ จะใช้ลำแสงเลเซอร์ทำให้เกิดความร้อน และแรงดันไปบนพื้นผิวของวัตถุ ทำให้วัตถุนั้นเกิดการหลอมละลาย และถูกตัดออกจากกันเป็นชิ้นงานที่มีผิวเรียบสวยงามได้อย่างแม่นยำ รวมไปถึงการเจาะรูด้วยเช่นกัน

3. ประเภทของเครื่องตัดเลเซอร์

เครื่องตัดเลเซอร์ในปัจจุบันได้ถูกแบ่งออกเป็นทั้งหมด 3 ประเภทหลักๆให้เหมาะสมกับการใช้งาน ดังต่อไปนี้

1.  เครื่องเลเซอร์ Co2

2. เครื่องไฟเบอร์เลเซอร์ (Fiber laser) ได้รับความนิยมในปัจจุบัน

3. เครื่อง Nd:YAG or Nd:YVO (Vanadate crystal laser)

ซึ่งเครื่องตัดเลเซอร์ทั้ง 3 ประเภทนั้นถูกออกแบบมาให้เหมาะกับงานที่แตกต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นวัสดุที่ใช้ตัด รวมไปถึง แก๊สที่จะต้องใช้ในการตัดด้วยเช่นกัน

3.2 เครื่องเลเซอร์ Co2

หลักการทำงานของเครื่องเลเซอร์ Co2 คือ เครื่องเลเซอร์จะส่งประจุไฟฟ้าผ่านหลอดกำเนิดแสงที่มีแก๊สที่ถูกผสมอยู่ระหว่างแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์(Co2), ไนโตรเจน(N2) และ ฮีเลียม(He) เพื่อที่จะกระตุ้นอะตอมของแก๊สต่างๆในกำเนิดลำแสงเลเซอร์ออกมาจากหลอดกำเนิดแสง ซึ่งลำแสงที่ออกมาจะเป็นลำแสงที่มองไม่เห็น (invisible light)

ข้อควรระวังลำแสงนี้มีความเข้มของแสงค่อนข้างสูงซึ่งจะส่งผลอันตรายต่อดวงตาได้ โดยทั่วไปแล้วเครื่องเลเซอร์ Co2 จะมีกำลังอยู่ที่ประมาณ 25 ถึง 130 watt (ถ้ากำลังมากตัวหลอดกำเนิดแสงก็จะยาวขึ้นตามกำลังด้วยเช่นกัน) และจะมีความยาวคลื่น 10.6 ไมโครเมตร (uM) ควรใส่แว่นนิรภัยเพื่อป้องกันดวงตา

เครื่องตัดเลเซอร์ Co2 เป็นที่นิยมในการตัดอโลหะ เช่น ไม้, กระดาษ, หนัง, แผ่นพลาสติก, wallpaper และแผ่นอะคริลิค รวมไปถึงยังใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น ตัดชีส เป็นต้น อีกทั้งเครื่องเลเซอร์ Co2 ยังสามารถตัดโลหะได้เช่น เหล็ก สแตนเลส อลูมิเนียม อย่างไรก็ตามจะต้องมีความเชียวชาญสูงในการตัดโลหะ

3.2 เครื่องไฟเบอร์เลเซอร์ (Fiber Laser)

เครื่องไฟเบอร์เลเซอร์ชนิดนี้จะมีกำลังค่อนข้างสูงกว่าเครื่องเลเซอร์ประเภทอื่นๆ แหล่งกำเนิดแสงมาจาก Diode-Laser หลายๆตัวเพื่อทำการรวมแสงไว้ในที่เส้นไฟเบอร์ แล้วส่งผ่านไปยังหัวเลเซอร์ ผ่านโฟกัสที่มีขนาดเล็ก นิยมใช้ในการตัดโลหะเท่านั้น ไม่สามารถตัดวัสดุที่เป็นอโลหะได้ อย่างไรก็ตามข้อดีของเครื่องเลเซอร์ประเภทนี้คือ มีชั่วโมงในการทำงานค่อนข้างสูงมากกว่า 25,000 ชั่วโมง ทำให้แสงเลเซอร์ที่ถูกส่งออกมามีความคงที่ และมีคุณภาพได้ดีกว่าเครื่องเลเซอร์ Co2

เครื่องไฟเบอร์เลเซอร์ เน้นการตัดงานประเภทโลหะเท่านั้น เช่น ตัดเหล็ก สแตนเลส อลูมิเนียม ทองแดง และทองเหลือง เป็นต้น ความหนาที่ตัดได้ขึ้นอยู่กับกำลัง Watt ของเครื่อง ในปัจจุบันเครื่องไฟเบอร์เลเซอร์มีกำลัง Watt ตั้งแต่ 1000 Watt ขึ้นไป โดยสามาตัดความหนาได้ตั้งแต่ 0.5mm ไปจนถึง 50mm (ขึ้นอยู่กำลังของเครื่องเลเซอร์) ประเภทแก๊สที่ใช้ในการตัดหลักมี 2 ชนิด คือ ออกซิเจน (O2) กับ ไนโตรเจน (N2) ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ต้องการตัด (สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่)

3.3 เครื่อง Nd:YAG or Nd:YVO (Vanadate crystal laser)

เครื่อง Nd:YAG เลเซอร์ (Yttrium-Aluminum Garnet Laser) หรือที่คนทั่วไปรู้จักในชื่อ Gentle Yag ส่วนมากจะถูกใช้ในอุตสาหกรรมเสริมความงาม เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยในการปรับสภาพผิวด้วยวิธีการปล่อยคลื่นความถี่ที่เหมาะสม เลเซอร์จะมีความยาวของคลื่นความถี่อยู่ 2 ช่วงด้วยกัน 1. ช่วงความยาวคลื่น 532 นาโนเมตร และ 2.ช่วงความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตร

อย่างไรก็ตาม เครื่องเลเซอร์ชนิดนี้ยังสามารถใช้ในการตัดโลหะ และอโลหะได้เช่นเดียวกัน รวมไปถึงแผ่นพลาสติก อะคริลิค อีกทั้งยังสามารถใช้ในงานเชื่อมโลหะด้วย แต่เครื่องเลเซอร์ประเภทนี้ไม่ค่อยเป็นที่นิยมใช้ในการตัดเลเซอร์ เนื่องจาก Cost ค่อนข้างสูง บวกกับจำนวนชั่วโมงการทำงานต่ำกว่าเครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์ในระดับนึง

สรุป

เครื่องตัดเลเซอร์ถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ 1. เครื่องเลเซอร์ Co2 2. เครื่องไฟเบอร์เลเซอร์ 3. เครื่อง Nd:YAG or Nd:YVO (Vanadate crystal laser) ซึ่งเครื่องตัดเลเซอร์แต่ละประเภทต่างมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป ดังนั้นผู้ที่สนใจเครื่องตัดเลเซอร์ควรศึกษาข้อมูล และประเภทงานที่ท่านต้องการตัดก่อนตัดสินใจซื้อเครื่องเลเซอร์ เช่น ถ้าสนใจงานตัดอโลหะก็ควรเลือกซื้อเครื่องเลเซอร์ Co2 แต่ถ้าเน้นงานตัดโลหะ ก็ควรเลือกซื้อเครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์แทน

หลักการทำงานของเครื่องเลเซอร์ทั้ง 3 ประเภทมีหลักการทำงานค่อนข้างคล้ายกัน คือการใช้ลำแสงเลเซอร์ทำให้เกิดความร้อน และแรงดันไปบนพื้นผิวของวัตถุ ทำให้วัตถุนั้นเกิดการหลอมละลาย และถูกตัดออกจากกันเป็นชิ้นงานที่มีผิวเรียบสวยงามได้อย่างแม่นยำ