CO₂ lasery patří mezi nejpoužívanější technologie pro řezání různých materiálů, zejména kovů, plastů, dřeva a skla. Fungují na principu generování laserového paprsku v rezonátoru naplněném oxidem uhličitým (CO₂) a dalšími plyny, jako je dusík a helium. Tento paprsek je následně směrován optickými zrcadly a čočkami k pracovní ploše, kde dochází k přesnému a čistému řezání materiálu.
Princip fungování CO₂ laseru
CO₂ laser je plynový laser, jehož základem je směs plynů uzavřená v rezonátoru. Při průchodu elektrického výboje dochází k excitaci molekul oxidu uhličitého, což vede k uvolnění fotonů o vlnové délce 10,6 µm. Tento infračervený paprsek je pak soustředěn do úzkého bodu, který dokáže roztavit nebo odpařit materiál, čímž vzniká přesný a čistý řez.
Řezání se provádí ve třech hlavních režimech:
- Tavení a vyfukování – materiál se roztaví a pomocí přídavného plynu (například dusíku nebo kyslíku) se vyfoukne z řezu.
- Odpařování – využívá se u nekovových materiálů, kde dochází k přímému odpaření materiálu bez tavení.
- Termální štěpení – vhodné pro materiály citlivé na teplo, jako je sklo nebo keramika, kde dochází k praskání podél ohřáté linie.
Typy CO₂ laserů
CO₂ lasery se dělí podle konstrukce rezonátoru a způsobu generování paprsku:
Klasické CO₂ lasery s trubicí
- Obsahují skleněnou nebo kovovou trubici naplněnou směsí plynů.
- Používají se v menších CNC strojích pro řezání plastů, dřeva a organických materiálů.
- Výkon se pohybuje od několika desítek do stovek wattů.
RF (radiofrekvenční) CO₂ lasery
- Místo přímého elektrického výboje využívají radiofrekvenční excitaci plynu, což zvyšuje stabilitu a životnost laseru.
- Mají vyšší účinnost a přesnost oproti klasickým CO₂ laserům.
- Používají se v průmyslových aplikacích s vysokými požadavky na přesnost.
Hybridní CO₂ lasery
- Kombinují CO₂ laser s jinými technologiemi, například s vláknovým laserem, pro širší spektrum použití.
- Vhodné pro aplikace vyžadující vysokou variabilitu materiálů.
Výhody a nevýhody CO₂ laserů
✅ Výhody:
- Vysoká přesnost a kvalita řezu – umožňují řezání složitých tvarů s minimální deformací materiálu.
- Široká škála použitelných materiálů – mohou řezat plasty, dřevo, sklo, textilie, kůži a mnoho dalších materiálů.
- Relativně nízké pořizovací náklady ve srovnání s vláknovými lasery.
- Dobrá energetická účinnost u moderních RF modelů.
- Hladký řez bez nutnosti další úpravy – zejména u plastů a dřeva.
❌ Nevýhody:
- Nižší účinnost při řezání kovů – ve srovnání s vláknovými lasery je potřeba vyšší výkon a používání speciálních plynů (např. kyslík).
- Vyšší spotřeba energie oproti moderním vláknovým laserům.
- Opotřebení rezonátoru – plynové trubice mají omezenou životnost a vyžadují pravidelnou výměnu.
- Citlivost na optické součásti – optické zrcadla a čočky musí být pravidelně čištěny a kalibrovány.
Závěr
CO₂ lasery jsou osvědčenou a široce využívanou technologií pro řezání a gravírování různých materiálů. Díky vysoké přesnosti a kvalitě řezu nacházejí uplatnění v průmyslové výrobě, reklamním sektoru, automobilovém průmyslu i v umělecké tvorbě. Ačkoli mají některé nevýhody, jako je nižší účinnost při řezání kovů nebo potřeba údržby optických prvků, stále patří mezi cenově dostupná a spolehlivá řešení pro mnoho aplikací.