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ULS创新

智能材料数据库

智能材料数据库以科学家和工程师数十年的研究开发为基础构建,是针对10至500瓦功率范围内激光材料加工参数的最广泛知识库。用户可通过Universal控制面板(UCP) 和激光系统管理器(LSM) 访问该数据库的完整能力和功能。这一特色不断演化,每天都有新的材料和功能加入进来,为客户持续提供多种持续的效益:

  • 丰富的材料加工
    对于每种ULS系统,激光材料加工的极端复杂性都几乎完全得到化解。
  • 改善的生产力
    借助智能材料数据库,用户可专注于提高生产力,无须因通过试错确定设置而分神。
  • 更高的安全性
    对每种材料采用最优化的设置,降低了激光加工过程中出现安全问题的可能性。

  • 丰富的材料加工

    材料的激光加工是一项精细而富含高科技的作业。对于材料的激光切割、雕刻、打标来说,适当选择的加工参数会基于若干因素而有所变化,这些因素包括:


    • 材料类型
    • 材料厚度
    • 可用激光功率
    • 能量传送率
    • 激光波长
    • 激光焦距
    • 激光占空比
    • 光束传输系统的速度
    • 每英寸脉冲数
    • 空气流量
    • 脉冲波形
    • 排气流量

    在没有软件辅助的情况下,用户需要反复测试和试验,方可使每次加工得到适当的结果。这是一种极为不可靠并且耗时的加工过程,不仅容易发生变化,而且无法始终跨系统使用,也无法在具有不同功率范围的激光源之间使用。对于激光系统带来了无限的潜在效益来说,这一复杂性带来了难以逾越的障碍。


    智能材料数据库是ULS提供的诸多特色之一,其大幅度简化了激光材料加工。智能材料数据库将激光加工的复杂性简化为一种简单的三步过程:1) 从列表中选择适应性材料,2) 选择执行的加工类型(切割、打标或雕刻),3) 输入材料厚度。根据这种信息,智能材料数据库就能够自动生成材料的最佳加工参数,让用户得以专注于高效生产,不再有需要实验的负担。


    智能材料数据库通过补偿若干因素来实现这一显著的复杂性简化功能:待加工材料的类型和厚度、当前的激光系统配置以及补偿各种各样的现象所需的加工类型。下面的小节将更详细地描述智能材料数据库所处理的考虑事项类型。


    材料考虑事项


    智能材料数据库包含数百种材料的激光材料加工参数,其范围从常用材料(樱桃木、亚克力、玻璃)到具体到应用的材料(3M双面胶带4411-4412、MarnotXL硬涂层Lexan PC、Hastelloy)。对于每种情况,数据库都会确定可使用当前的激光系统配置对哪些材料进行打标、切割或雕刻。例如,以光纤激光器配置的激光系统能够标记PC塑料,但不能执行切割或雕刻。采用CO2 激光器的激光系统可标记和雕刻较厚的PC板,但如果激光器的额定功率较低,则无法对此PC板进行切割。智能材料数据库了解这些特性,并能够指引用户哪些是可加工的材料、哪些是不可加工的材料。


    此外,数据库将充分考虑当前的激光系统配置,并确保在广泛的适应性材料之间实现一致的加工结果。


    深度考虑事项


    在激光切割和激光雕刻应用中,智能材料数据库自动调整切割速度以获得所需的结果。在激光切割中,这意味着材料将完全分离。在激光雕刻中,这意味着深度将保持一致。在这两种情况下,均可获尽可能高的生产能力。


    功率考虑事项


    对于不同功率等级的激光源,材料的反应也有所区别。使用功率为150瓦的激光器切割 ½”(12.7mm) 的亚克力,其速度是使用75瓦激光器切割的两倍。在较低的功率等级中,某些材料(如薄膜)表现出更好的加工行为。在使用较低功率激光器打标时,木材会变暗;而在使用较高功率等级打标时,木材颜色保持不变。在所有情况下,都必须调整激光材料加工参数以补偿激光源的功率等级。


    ULS提供功率范围10至500瓦的各类激光源。一些激光切割、雕刻和打标机器可配备有多台激光器。在许多激光系统中,可混搭多种激光功率的激光器。以PLS6.150D为例,其可同时使用75瓦激光器和10瓦激光器。为提升灵活性,可使用Rapid Reconfiguration(快速重配置)在30秒之内重新配置任意激光系统上的激光器,这是仅由ULS提供的独有强大功能。


    根据激光功率选择正确的激光材料加工参数可能是一项复杂的任务。这是智能材料数据库体现重要价值的另一个领域。智能材料数据库根据激光配置自动调整加工参数。数据库为广泛的要求提供最佳建议设置。例如,数据库提供的解决方案可满足使用单台25瓦激光器切割 ¼”(6.35 mm) ABS到使用功率为40和50瓦的双激光器标记花岗岩这样多样性的要求。这一令人惊叹的功能在整个ULS产品线中均有所提供,并且与其他ULS技术无缝吻合,如Dual Laser Configuration(双激光器配置)、Multi-Wavelength(多波长)和MultiWave Hybrid(多波混合)技术,让用户轻而易举地利用范围不可思议的加工能力,而不会碰到任何相关的复杂性。


    波长考虑事项


    ULS提供三种不同波长的激光器。10.6µm CO2、9.3µm CO2 和1.06µm光纤。每种波长与各种材料相互作用的方式均有所不同。10.6µm CO2 激光器可能对铝材没有效果,而1.06µm光纤激光器可在其上产生高对比度标记。使用10.6µm CO2 和9.3µm CO2 激光源可在聚碳酸酯上产生雾化的标记,而使用1.06µm光纤激光器可产生深黑色标记。智能材料数据库使用附加到激光系统的激光器类型,并且可对激光材料加工参数作出相应调整。


    功能考虑事项


    某些材料可使用单激光源通过多种方式加工。一个显著的例子是用于制作图章的橡胶。可以直接对橡胶进行打标或切割,产生设计文件的真实反映;也可按照“橡皮图章模式”进行加工,制作高质量的功能化橡胶图章。这一过程涉及向标记添加“肩部”,以提高标记脊的强度。智能材料数据库包含每类加工过程的正确设置,让用户得以灵活地在同一材料上得到上述任一效果。


    其他考虑事项


    对于某些材料,存在一些并不清晰地落入特定类别的考虑事项,它们仅仅向用户显示为“加工备注”。这些备注会根据材料而有所变化。例如,切割厚木材可能造成烟灰和火焰污染镜头。因此,备注可建议使用空气辅助装置上的同轴空气附件保护光学元件,延长激光系统的使用寿命。用户还可为每种材料添加自己的加工备注,这样可便利地存储与特定材料有关的信息。

  • 改善的生产力

    在没有智能材料数据库软件辅助的情况下,用户需要采用“试错法”来确定加工参数,这个过程可能非常耗时,并且容易出错,可能无法得到可接受的结果。此方法的重复性质也会产生大量废料,这样的代价非常高昂。考虑如下场景:考虑希望对他们所提供的材料执行单次加工。在此情况下,操作员可能不得不测试多组参数,方可达到足够的质量水平。在最好的情况下,这可能会延迟交付;而在最糟糕的情况下,这可能毁掉客户的材料。然而,使用智能材料数据库,操作员可大幅度减少此过程中涉及的重复次数。


    智能材料数据库也充当定制材料的知识库。用户能够输入他们所希望材料的特定参数,然后在未来随时调用这些参数。对于使用与数据库现存材料类似但不完全相同的材料的客户来说,这种功能有着极大的益处。此外,用户可复制现有的材料并对参数执行修改,然后另存为新的/定制的材料,这有助于减少重复次数,形成固定的程序。

  • 更高的安全性

    使用激光系统加工材料存在相关的危险。如果选择了不正确的参数,材料可能点燃,从而对激光系统、设施和任何附近的人员带来威胁。智能材料数据库会选择已在实际激光系统中由激光材料加工专家严格测试的参数,从而大幅度减少这些安全问题。例如,某些材料有最大切割深度。有时,这一切割深度就是加工限制;但在其他时候,如果用户尝试切割超出此限制的厚度,则材料可能引发安全问题。其他材料已设置切割或打标速度,这可能是由于安全的考虑。一般来说,智能材料数据库在所有场景下都会使用最佳的激光材料加工设置,同时保持加工安全性。

  • 投资保护

    ULS致力于持续维护智能材料数据库。在每次新软件更新中,用户都会与激光加工领域最新材料保持同步。这个过程将持续保护客户的投资。