מהם חמשת היתרונות של חיתוך בלייזר לעומת חיתוך ב – CNC?

אנחנו חיים בתקופה של שפע, הכוללת גם מוצרים שונים שעשויים ממתכת, פלסטיק או אפילו עץ בחיתוכים שונים. אם בעבר, האפשרות לבצע חיתוכים כאלה בחומרים שונים היתה מוגבלת, דרשה ביצוע מספר רב של מוצרים והמון משאבים מטעם היצרן, הרי שהיום, בעולם החיתוך בלייזר, אנחנו יכולים לראשונה אפילו לבצע חיתוך בחומרים מורכבים כמו פרספקס קשיח או מתכות מסוגים שונים, בביצוע אחד יחיד ומיוחד, בלוח זמנים צפוף במיוחד או בהתאמה אישית לעיצוב ייחודי. כל אלה מתאפשרים בזכות השימוש בטכנולוגיות לייזר לחיתוך וחריטה על גבי חומרים שונים, טכנולוגיה שהיא חדשה בשוק ביחס לטכנולוגיית ה – CNC, הישנה, המוכרת והיציבה. 

כאשר מדובר בחיתוך תעשייתי של חומרים שונים, השוק עומד בפני אתגרים שונים, ביניהם: איך אפשר לחתוך או לחרוט על גבי חומרים בעלי קשיות שונה ומאפיינים מאתגרים נוספים? האם ניתן לבצע חיתוכים מדוייקים גם בכמויות גדולות כאשר התוצאה תהיה זהה בכל פעם? האם ניתן לאפשר תהליכים של חיתוך או חריטה בתצורה ובמחירים שיפתחו את שוק החיתוך גם למתעניינים פרטיים, החל מעיצוב אישי של מחזיק מפתחות כמוצר לקידום מכירות וכלה בעיצוב מוצרים גדולים כמו שערים לחצר או משרביות (מחיצות מעוצבות) מחומרים מתאימים ובעיצוב עדין ומדוייק?

אפשר למצוא כיום מגוון נרחב של דרכים שונות לביצוע חיתוכים בחומרים שונים בתהליך הייצור של מוצרים, העיקריות הן חיתוך מכאני (באמצעות משורים ומכונות עיבוד בעלות ראש סובב, כולל מכונות CNC), חיתוך בלייזר וחיתוך במים (סילון מים זעיר ועוצמתי החודר ונע דרך החומר). לכל שיטת חיתוך יתרונות וחסרונות וחשוב לדעת לבחור את שיטת החיתוך המתאימה ביותר לפרויקט שעל הפרק. פעמים רבות ניתן לבצע את החיתוך במספר דרכים, בחירה נכונה תבטיח חיסכון במשאבים ותוצאות מיטביות. במאמר זה נתאר את חמשת היתרונות העיקריים של חיתוך בלייזר על פני חיתוך במכונת CNC המכרסמת באופן מכאני את החומר. 

גם מכונת חיתוך בלייזר היא מכונת CNC

לפני שניתן להשוות בין שיטות החיתוך השונות ולהבין את היתרונות והחסרונות היחסיים של כל אחת חשוב להכיר את המונח “CNC”.

CNC הם ראשי תיבות של Computer Numerical Control, או בעברית “שליטה ספרתית ממוחשבת”.

בעבר מכונות לעיבוד חומר נשלטו ישירות על ידי מפעיל אנושי, זאת מפני שעדיין לא הייתה בנמצא טכנולוגיה המאפשרת לתכנת את המכונה ולהורות לה לבצע רצף תנועות באופן עצמאי.

בתחילת שנות ה – 40 של המאה הקודמת הופיעו מכונות שראשי עיבוד החומר שלהן נעו על צירים כאשר מנגנון אלקטרוני שולט על מיקום ראש הכרסום במרחב העבודה של המכונה. בהמשך, עם התפתחות המחשבים, הכינוי CNC הוענק לכל מכונת עיבוד חומר שמחשב שולט על תנועתה.

עד שנות השבעים של המאה הקודמת כל מכונות החיתוך היו מצוידות בראשים המעכלים מכאנית את החומר. בשנות השבעים הופיעו מכונות החיתוך במים הראשונות ובתחילת שנות השמונים הצטרפו גם מכונות החיתוך בלייזר.

ראשי החיתוך של מכונות חיתוך במים כמו גם אלה של מכונות חיתוך בלייזר נעים על צירים (על פני משטח עבודה דו ממדי, ציר X וציר Y, או תלת ממדי, ציר X, ציר Y וציר Z).מכיוון שהשליטה על תנועת ראש החיתוך במרחב העבודה היא ממוחשבת, גם מכונת חיתוך בלייזר היא, למעשה, מכונת CNC או, ליתר דיוק, CNC לייזר.

בישראל כאשר מדברים על חיתוך CNC מתכוונים בדרך כלל לחיתוך מכאני על ידי מכונת CNC מסורתית (העשויה להיות משוכללת מאוד). חיתוך באמצעות מכונת CNC לייזר מכונה, בקיצור, חיתוך בלייזר.

תנועה על פני 2, 3, 4 וגם 5 צירים

לאחר שהבנו שגם מכונות חיתוך בלייזר הן מכונות CNC. חשוב להכיר את הצירים שעל התנועה לאורכם ולרוחבם שולט המחשב. בכל מכונת עיבוד חומר (כולל כאשר מדובר בחיתוך CNC, חיתוך בלייזר או חיתוך במים) מקובל להגדיר את יכולת התנועה של ראש המכונה לפי צירים. במכונת חיתוך בעלת שני צירים ראש החיתוך יכול לנוע רק לאורך ולרוחב משטח העבודה. במכונת CNC בעלת שלושה צירים ראש החיתוך יכול לנוע גם מעלה ומטה. במכונת חיתוך בעלת ארבעה צירים ראש החיתוך יכול לנוע לצדדים, קדימה ואחורה, מעלה ומטה, וגם משטח העבודה יכול להסתובב. במכונת חיתוך בעלת חמישה צירים ניתן לא רק לסובב את משטח העבודה אלא גם להטות אותו בזוויות משתנות.

כאשר חותכים צורות דו ממדיות על לוח של חומר גלם ניתן לעשות זאת באמצעות מכונת CNC בעלת שני צירים או מכונת חיתוך בלייזר בעלת שני צירים. צורות מורכבות יותר מחייבות שימוש במכונות CNC בעלות כושר תנועה על פני 3 צירים ולעיתים גם ארבעה או חמישה צירים (למשל כאשר צריך לבצע חיתוכים בזוויות שונות דרך חומר הגלם). 

חיתוך בלייזר הוא מדויק יותר

אחד התחומים הראשונים בהם מכונות חיתוך בלייזר הפכו טובות ממכונות חיתוך CNC מסורתיות היה הדיוק. בחיתוך CNC ראש בעל להב חד מחומר קשיח מסתובב בסל”ד גבוה מאוד ומסיר, במהירות עצומה, שכבה אחר שכבה מהחומר. מובן שעובי החתך הנפער בחומר מוכרח להיות לפחות כעוביו של ראש החיתוך המכאני. במכונות CNC מכאניות מסורתיות רוחבו המינימאלי של החתך הוא כרוחבו של אותו “להב” המותקן על ראש החיתוך המסתובב. במכונות חיתוך בלייזר הרוחב המינימאלי של החתך הוא כרוחבה של אלומת הלייזר.

במכונות חיתוך CNC מתקדמות רוחב ראש החיתוך יכול להיות הרבה פחות ממילימטר אחד, אולם רוחבה של אלומת לייזר יכול להיות נמוך עוד יותר. לכן, אחד מן היתרונות הבולטים של חיתוך בלייזר על פני חיתוך CNC הוא האפשרות לבצע חיתוכים עדינים ומדויקים.

חיתוך בלייזר מאפשר עבודה עם מגוון גדול של חומרים

בעבר נהוג היה להשתמש בחיתוך בלייזר רק עבור חומרים רכים יחסית כגון מתכות קלות (בעיקר סגסוגות אלומיניום שונות ויריעות פח דקות). ככל שאלומות הלייזר שניתן להפיק הפכו ממוקדות ועוצמתיות יותר כך גדל כושר החדירה שלהן עד שכיום ניתן לבצע חיתוך בלייזר גם במתכות קשות, כגון ברזל ופלדה וכן בחומרי גלם אחרים בעוביים גדולים יחסית.

מכיוון שניתן לשלוט על עוצמתה ועובייה של קרן הלייזר, ניתן להשתמש במכונת חיתוך בלייזר לחיתוך מגוון עצום של חומרי גלם, כולל רבים שאינם מתאימים (או מתאימים פחות) לחיתוך במכונת CNC מסורתית, כגון חומרים פלסטיים רכים, קרטון, נייר, דיקט, עור ועוד.

החיתוך בלייזר הוא נקי יותר וחסכני בשאריות חומרי גלם

כאשר מבצעים חיתוך באמצעות מכונת CNC מסורתית נוצרת שפת חיתוך שאינה נקייה ואחידה מספיק, זאת מפני שנותרים עליה זיזים, שבבים או בליטות (אפילו אם זעירות למדי). עובדה זו מחייבת ביצוע שלב נוסף של ליטוש.
קרן הלייזר חותכת באופן אחיד, חד ומדויק כך שבדרך כלל אין צורך בעיבוד נוסף של שפת החיתוך.

מכונות החיתוך בלייזר הן מהירות, מדוייקות ואינן דורשות הכנה רבה

זמן ההיערכות לקראת תחילת ביצוע העבודה מכונה “Set up time”. עבור רוב עבודות החיתוך הכנת מכונת CNC מסורתית עורכת זמן רב יותר מהכנת מכונת חיתוך בלייזר. יתרון זה הוא חשוב במיוחד כאשר מדובר בייצור מספר קטן של חלקים, למשל עבור אב טיפוס או פריטי מתנה ייחודיים. 

הלייזר מאפשר מגוון של פרויקטים, בחיתוך וגם בחריטה

הדיוק הרב של מכונות חיתוך בלייזר מאפשר להשתמש בהן גם לצרכי חריטה עדינה אפילו על חלקים קטנים מאוד. כדי להבין את הדיוק של חיתוך וחריטה בלייזר מספיק להזכיר שכיום מקובל לחתוך יהלומים בלייזר (כדי לאבד כמה שפחות חומר) ולסמן אותם במספר מזהה באמצעות חריטה זעירה בלייזר על פני אזור מסוים באבן.

התפתחות מהירה של מכונות חיתוך בלייזר

מכונות CNC מסורתיות הופיעו כבר לפני כמעט מאה שנים. מכונות חיתוך בלייזר התפתחו במהלך 40 השנים האחרונות כאשר חברו יחד יכולת השימוש באור כדי לעבד חומר עם יכולת הבקרה באמצעות מחשב. אם בתחילת דרכן מכונות חיתוך בלייזר היו מוגבלות למספר מצומצם יחסית של עבודות, הרי שכיום ניתן לבצע באמצעותן מגוון חיתוכים אשר אינו נופל מזה של מכונות CNC מסורתיות. ממש כפי שישנם חיתוכים שניתן לבצע רק באמצעות מכונת CNC מסורתית ישנם גם חיתוכים שניתן לבצע רק באמצעות מכונות חיתוך בלייזר. 

צוות המקצוענים של פנגרף מתמחה בחריטה וחיתוך בלייזר על גבי מגוון נרחב של חומרים, החל מחיתוך של מתכות לתעשייה, דרך חיתוך חומרים שונים לעיצובים אישיים בביצוע מוצרים בכמויות מוגבלות, ועד חריטה בלייזר על ארנק, לגבר או לאישה, ליצירת המתנה המושלמת. פנו אלינו, ונשמח לספק פרטים נוספים!