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Materiales compuestos

Los materiales compuestos se forman combinando dos o más materiales con propiedades diferentes para formar un nuevo material (el material compuesto) con propiedades superiores a las de los componentes individuales. Por ejemplo, el material de refuerzo de fibra de carbono está incorporado en una matriz de epoxi para formar un compuesto estructural fuerte y liviano. La fibra de carbono en sí misma no es suficientemente rígida para usarla como un material estructural y el epoxi en sí mismo no es suficientemente fuerte. La mayoría de los compuestos pueden procesarse mediante corte láser, grabado y marcado láser.

Muestra de materiales compuestos

Tipos de materiales compuestos








Tipos de procesos mediante láser

Los láseres están desempeñando un papel en continua expansión en el procesamiento de materiales, desde el desarrollo de nuevos productos a la fabricación en grandes volúmenes. Para todos los procesos láser, la energía de un haz láser interactúa con un material para transformarlo de alguna manera. Cada transformación (o proceso láser) es controlada mediante una regulación exacta de la longitud de onda, la potencia, el ciclo de trabajo y la tasa de repetición del haz láser. Estos procesos láser incluyen los siguientes:

Todos los materiales tienen características especiales que dictan la forma en que interactúa el haz láser y por consecuencia la modificación del material. Esto es cierto tanto si se usa el sistema láser como un "cortador láser", "grabador láser", o "marcador láser". Los procesos para compuestos más comunes son los siguientes:

Corte láser de materiales compuestos
Debido a que los materiales compuestos están constituidos por dos o más materiales diferentes, es fundamental elegir la longitud de onda láser adecuada. Si todos los componentes del material compuesto son orgánicos, todos absorberán la energía de un haz láser de CO2. El haz láser calentará el material directamente en su ruta, haciendo que este se evapore. Si la potencia láser es suficientemente alta, el haz láser cortará completamente a través del material dejando un borde suave y nítido. Si los componentes del material compuesto son metálicos, el proceso de corte láser puede obtenerse con un láser de fibra. En muchos casos, cada uno de los componentes del material compuesto requerirá una longitud de onda láser diferente. Esto se aborda en las Ventajas ULS.

Grabado láser de materiales compuestos
La potencia del haz láser CO2 puede limitarse para que elimine (grabe) el material hasta una profundidad específica. El proceso de grabado láser se puede usar para crear patrones y diseños en la superficie del material compuesto. El grabado láser también puede usarse para transmitir información.

Marcado láser de materiales compuestos
Muchos materiales compuestos pueden ser marcados con láser usando un haz láser de fibra o de CO2. Se debe usar un láser CO2 si el material de la superficie es principalmente orgánico. Se debe usar un láser de fibra si el material de la superficie es principalmente metálico. En cualquier caso, la energía de un haz láser es absorbida por la superficie del material compuesto haciendo que su aspecto cambie. Esto crea una marca visible, sin una remoción sustancial de material. El marcado láser también se puede usar para crear patrones o transmitir información.

Proceso combinado
Los procesos de corte, grabado y marcado láser que se describen arriba se pueden combinar sin tener que mover o reajustar el material compuesto.







Consideraciones generales sobre el sistema láser para materiales compuestos

Tamaño de plataforma – Debe ser suficientemente grande para sujetar los materiales compuestos más grandes que se procesarán con láser o estar equipada con capacidad Clase 4 y precauciones de seguridad para procesamiento de láminas más grandes

Longitud de onda – El láser CO2 de 10,6 micrones de longitud de onda es la mejor elección si el compuesto está constituido principalmente por materiales orgánicos. El láser de fibra de 1,06 micrones de longitud de onda es la mejor elección si el compuesto está constituido principalmente por materiales metálicos

Potencia láser - debe seleccionarse de acuerdo a los procesos que se realizan. Una potencia de 25 a 150 vatios (láser CO2) es mejor para cortar, grabar y marcar con láser compuestos que están constituidos principalmente por materiales orgánicos. El láser de 40 a 50 vatios (láser de fibra) es mejor para cortar, grabar y marcar con láser compuestos que están constituidos principalmente por materiales metálicos

Lentes – Un lente de 2.0 es el mejor lente de proceso general para procesamiento de materiales mediante láser de materiales compuestos

Mesa de corte – Soporta los compuestos de plástico para el corte láser

Escape – Debe tener un flujo suficiente para remover los gases y partículas generadas durante el proceso láser del equipo de grabado, corte y marcado láser de compuestos

Asistencia de aire – Proporciona un chorro de aire cerca del punto focal del láser para ayudar a remover gases y partículas generados durante el grabado, corte y marcado láser de compuestos.



Consideraciones ambientales, de salud y de seguridad para procesamiento de materiales mediante láser de compuestos

Las interacciones del láser con el material casi siempre crean emanaciones gaseosas o partículas. Las emanaciones incluirán varios compuestos orgánicos volátiles (COV) y deben ser conducidas al ambiente exterior. Alternativamente, las emanaciones pueden ser tratadas primero con un sistema de filtrado y luego conducidas al ambiente exterior. La combustión de los compuestos es inherente al procesamiento láser y puede producir llamas. Por lo tanto, el procesamiento de materiales mediante láser de compuestos siempre debe ser supervisado.