CO2 lasery

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:

  1. Tavení a vyfukování – materiál se roztaví a pomocí přídavného plynu (například dusíku nebo kyslíku) se vyfoukne z řezu.
  2. Odpařování – využívá se u nekovových materiálů, kde dochází k přímému odpaření materiálu bez tavení.
  3. 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.