เครื่อง Fiber Laser Cutting คือเครื่องจักรที่ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ชนิดไฟเบอร์ สำหรับตัดวัสดุโลหะประเภทต่าง ๆ เช่น เหล็กกล้า สแตนเลส อลูมิเนียม ทองแดง และทองเหลือง โดยลำแสงเลเซอร์จะถูกส่งผ่านเส้นใยนำแสง (optical fiber) ที่ได้รับการเติมสารพิเศษ เพื่อให้เกิดการขยายและเพิ่มความเข้มของแสง ก่อนจะถูกโฟกัสไปยังจุดเล็กมากบนผิววัสดุ ซึ่งทำให้เกิดความร้อนสูงจนวัสดุหลอมละลายและตัดชิ้นงาน เครื่อง Fiber Laser Cutting เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการตัดโลหะที่ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วในภาคอุตสาหกรรม ด้วยความแม่นยำ ความเร็ว และประสิทธิภาพในการผลิตที่สูง อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เข้าใจการทำงานของเครื่อง Fiber Laser Cutting อย่างแท้จริง การรู้จักหลักการทำงานของเครื่อง Fiber Laser Cutting และส่วนประกอบหลักแต่ละส่วนถือเป็นสิ่งสำคัญ เพราะทุกองค์ประกอบล้วนมีหน้าที่ที่ส่งผลต่อคุณภาพการตัดโดยตรง
เครื่อง Fiber Laser Cutting เป็นเทคโนโลยีเลเซอร์ไฟเบอร์สร้างลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มข้นและกำลังสูงที่ถูกสร้างขึ้นด้วยเลเซอร์ไดโอด ซึ่งจะถูกส่งไปยังสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเพื่อขยาย และเมื่อเลเซอร์กำลังสูงนี้กระทบกับพื้นผิวของวัสดุ แสงที่มีความเข้มสูงจะถูกดูดซับและแปลงเป็นความร้อน หลอมละลายพื้นผิว จุดสัมผัสแรกของเลเซอร์ไฟเบอร์กับวัสดุจะต้องมีความเข้มข้นมากกว่าจุดสัมผัสถัดไป เพราะแทนที่จะตัดผ่านวัสดุเพียงอย่างเดียว การสัมผัสครั้งแรกนี้จะต้องเจาะทะลุวัสดุ จึงจำเป็นต้องใช้เครื่อง Fiber Laser Cutting ที่มีลำแสงพัลส์กำลังสูงที่สามารถเจาะรูบนวัสดุได้ ซึ่งใช้เวลาประมาณสิบวินาทีสำหรับแผ่นสแตนเลสหนา 12 มิลลิเมตร พร้อมกันนั้น กระแสลมความเร็วสูงจะกำจัดเศษวัสดุออก เพื่อแสดงภาพผลลัพธ์ที่ชัดเจน โดยทั่วไป เครื่อง Fiber Laser Cutting จะใช้เทคโนโลยีการควบคุมแบบดิจิทัลด้วยคอมพิวเตอร์ ช่วยให้สามารถรับข้อมูลการตัดจากสถานีออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยในการควบคุมพื้นผิวของวัสดุหรือตัวเลเซอร์เอง เพื่อสร้างลวดลายหรือดีไซน์เฉพาะ อีกทั้งเครื่อง Fiber Laser Cutting ยังมีแพลตฟอร์มแบบถอดเปลี่ยนได้สองแบบ ช่วยให้การโหลดและการนำวัสดุออกง่ายขึ้น คุณสมบัตินี้ช่วยให้กระบวนการตัดด้วยเลเซอร์รวดเร็วขึ้น ในขณะที่ยังคงรักษาความแม่นยำได้เป็นอย่างดี
ส่วนที่ทำหน้าที่ส่งลำแสงเลเซอร์ลงบนผิววัสดุโดยตรง เพื่อให้เกิดการตัด หัวตัดของเครื่อง Fiber Laser Cutting ที่มีคุณภาพจะต้องสามารถโฟกัสลำแสงให้แคบลงได้อย่างแม่นยำ พร้อมทั้งมีระบบรักษาระยะห่างจากชิ้นงานอย่างคงที่แม้ว่าพื้นผิวจะไม่เรียบ นอกจากนี้ เครื่อง Fiber Laser Cutting ยังมีหัวฉีดที่ช่วยเป่าละอองโลหะออกจากแนวตัด เพื่อให้ขอบตัดสะอาดและลดการสะสมของเศษวัสดุ หัวตัดเลเซอร์ที่มีคุณภาพจะช่วยให้การตัดคมชัด สม่ำเสมอ และลดการเกิดขอบไหม้หรือรอยไหม้จากความร้อน
แหล่งกำเนิดแสงของเครื่อง Fiber Laser Cutting เป็นตัวสร้างลำแสงเลเซอร์ที่มีพลังงานสูง ผ่านกระบวนการขยายแสงในเส้นใยนำแสงพิเศษที่เรียกว่า optical fiber การใช้เทคโนโลยีเลเซอร์แบบไฟเบอร์ช่วยให้เกิดการส่งผ่านพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ และลดการสูญเสียพลังงานในระบบ ลำแสงที่ได้จะมีความเข้มข้นและความยาวคลื่นที่เหมาะสมสำหรับการตัดโลหะประเภทต่างๆ แหล่งกำเนิดไฟเบอร์เลเซอร์มักมีอายุการใช้งานยาวนาน ใช้พลังงานต่ำ และต้องการการบำรุงรักษาน้อยเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดแบบอื่น
ส่วนสำคัญที่ทำหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของหัวตัดของเครื่อง Fiber Laser Cutting ในแนวระนาบและแนวดิ่ง ทั้งในแกน X แกน Y และแกน Z เพื่อให้หัวตัดสามารถเคลื่อนที่ไปตามแนวเส้นที่ออกแบบไว้ในซอฟต์แวร์ ระบบนี้ต้องมีความแม่นยำสูงและตอบสนองเร็ว เพื่อให้การตัดในแต่ละตำแหน่งเป็นไปอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพ การใช้มอเตอร์คุณภาพดีร่วมกับโครงสร้างขับเคลื่อนที่มั่นคง จะช่วยให้เครื่อง Fiber Laser Cutting สามารถทำงานได้อย่างลื่นไหล ลดการสั่นสะเทือน และทำให้ชิ้นงานมีความละเอียดสูง
ตัวเครื่องหรือโครงสร้างหลักของเครื่อง Fiber Laser Cutting ทำหน้าที่รองรับอุปกรณ์ทั้งหมดของเครื่อง และเป็นฐานสำหรับวางชิ้นงานที่จะถูกตัด โครงสร้างของเครื่องต้องแข็งแรง มีเสถียรภาพสูง และสามารถลดแรงสั่นสะเทือนขณะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุที่ใช้สร้างเครื่องมักเป็นโลหะคุณภาพสูง ผ่านกระบวนการอบเพื่อลดแรงเครียดในเนื้อวัสดุ การออกแบบโครงสร้างที่ดีส่งผลต่อความแม่นยำของระบบการตัด และลดโอกาสเกิดความคลาดเคลื่อนในระหว่างการผลิต
การทำงานของเลเซอร์จะก่อให้เกิดความร้อนสะสมในหลายจุดของเครื่อง Fiber Laser Cutting โดยเฉพาะแหล่งกำเนิดเลเซอร์และหัวตัด ระบบทำความเย็นจึงเป็นอีกหนึ่งองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยรักษาอุณหภูมิของอุปกรณ์ให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย ระบบนี้มักใช้เครื่องทำน้ำเย็น (Chiller) เพื่อหมุนเวียนน้ำหล่อเย็นไปรอบ ๆ อุปกรณ์ที่ต้องการการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่อง หากระบบทำความเย็นทำงานได้ไม่ดี อาจทำให้อายุการใช้งานของเครื่องสั้นลงหรือเกิดความเสียหายกับชิ้นส่วนสำคัญ
การตัดด้วยเครื่อง Fiber Laser Cutting ไม่สามารถทำได้อย่างสมบูรณ์แบบหากไม่มีระบบช่วยเป่าหรือก๊าซช่วยตัด ระบบนี้ทำหน้าที่เป่าละอองโลหะออกจากรอยตัดและช่วยควบคุมลักษณะของขอบตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ก๊าซที่นิยมใช้ ได้แก่ อากาศอัด ออกซิเจน และไนโตรเจน โดยแต่ละชนิดมีผลต่อคุณภาพการตัดแตกต่างกัน ออกซิเจนจะเพิ่มความร้อนและเหมาะกับเหล็กกล้า ส่วนไนโตรเจนให้ขอบตัดที่สะอาด ไม่เป็นคราบ การควบคุมแรงดันและปริมาณก๊าซอย่างแม่นยำส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและต้นทุนของงานตัด
ระบบควบคุม คือสมองของเครื่อง Fiber Laser Cutting เป็นส่วนที่เชื่อมโยงซอฟต์แวร์ออกแบบเข้ากับการเคลื่อนไหวของเครื่องและการปล่อยลำแสงเลเซอร์ ผู้ใช้งานสามารถตั้งค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ได้จากหน้าจอควบคุม เช่น ความเร็วในการตัด กำลังเลเซอร์ ชนิดของก๊าซที่ใช้ และลำดับการตัด ระบบที่ดีควรใช้งานง่าย รองรับไฟล์จากโปรแกรม CAD/CAM ทั่วไป และสามารถตรวจสอบสถานะของเครื่องได้แบบเรียลไทม์ ช่วยลดความผิดพลาดและเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน
แรงดันไฟฟ้าที่ไม่เสถียรอาจส่งผลกระทบโดยตรงต่อการทำงานของเครื่อง Fiber Laser Cutting ซึ่งเครื่องปรับแรงดันไฟฟ้าทำหน้าที่รักษาระดับแรงดันให้คงที่ เพื่อป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์ภายในเครื่อง ส่วนระบบดูดควันนั้นมีความสำคัญต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงาน เนื่องจากกระบวนการตัดโลหะด้วยเลเซอร์จะก่อให้เกิดควัน ฝุ่น และไอระเหยของโลหะที่อาจเป็นอันตราย ระบบดูดควันที่ดีจะสามารถกรองและดูดไอโลหะออกจากพื้นที่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สภาพแวดล้อมในโรงงานปลอดภัยและสะอาดยิ่งขึ้น
เครื่อง Fiber Laser Cutting มีประโยชน์อย่างมากในการตัดแผ่นโลหะหรือวัสดุกลุ่มโลหะเกือบทุกประเภท รวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส ทองแดง ทองเหลือง อลูมิเนียม และไทเทเนียม อีกทั้งเครื่อง Fiber Laser Cutting ยังมีความโดดเด่นในการตัดวัสดุสะท้อนแสง ซึ่งเลเซอร์ CO2 ทำได้ไม่ดีนัก ที่สำคัญ เครื่อง Fiber Laser Cutting สามารถใช้ตัดวัสดุสะท้อนแสง เช่น ทองเหลือง อลูมิเนียม และทองแดง ได้ ถึงแม้ประสิทธิภาพในการตัดอาจจะไม่สูงเท่าวัสดุโลหะอื่น ๆ แต่ก็ถือว่ายังให้ผลลัพธ์ที่ดี รอยตัดเรียบเนียนดีกว่าเครื่อง CO2 Laser Cutting แน่นอน
ความหนาที่เครื่อง Fiber Laser Cutting สามารถตัดได้ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ได้แก่ กำลังของเลเซอร์ ชนิดของวัสดุที่จะตัด มุมของการตัด คุณภาพของเลนส์โฟกัส และความเร็วที่เลเซอร์เคลื่อนที่ โดยทั่วไปแล้ว เครื่อง Fiber Laser Cutting สามารถตัดโลหะที่มีความหนาได้ถึงหลายเซนติเมตร เกือบทั้งหมดทุกรุ่นสามารถตัดแผ่นโลหะที่มีความหนาสูงสุด 13 มิลลิเมตร และเครื่อง Fiber Laser Cutting กำลังสูงที่มีกำลัง 10 กิโลวัตต์สามารถตัดเหล็กอ่อนได้หนาถึง 2 มิลลิเมตร และสแตนเลสและอลูมิเนียมได้หนาถึง 30 มิลลิเมตร อย่างไรก็ตาม ความหนาที่แน่นอนที่เครื่อง Fiber Laser Cutting สามารถตัดได้อาจแตกต่างกันไปตามการใช้งานเฉพาะและเงื่อนไขของกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ด้วย
เครื่อง CO2 Laser Cutting และเครื่อง Fiber Laser Cutting มีความแตกต่างกันในกลไกที่ใช้ในการสร้างและรวมแสงเลเซอร์ นอกจากนี้เครื่องตัดเลเซอร์ทั้งสองชนิดยังทำงานที่ความยาวคลื่นต่างกันและมีความเหมาะสำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดความแตกต่างในทางปฏิบัติในด้านประสิทธิภาพและความเหมาะสมกับงานเฉพาะ
เครื่อง CO2 Laser Cutting และเครื่อง Fiber Laser Cutting ใช้กลไกที่แตกต่างกันในการตัดวัสดุ เลเซอร์ CO2 ใช้ก๊าซ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และฮีเลียม และบางครั้งอาจใช้ซีนอนหรือไฮโดรเจน โดยเครื่อง CO2 Laser Cutting จะผสมและกระตุ้นก๊าซเหล่านี้เพื่อสร้างเลเซอร์ ในขณะที่เครื่อง Fiber Laser Cutting จะใช้ธาตุ อย่างเออร์เบียม อิตเทอร์เบียม นีโอดิเมียม หรือดิสโพรเซียม การผสมธาตุเหล่านี้เข้าด้วยกันจะทำให้เกิดผลึกของแข็งเป็นเส้นใย และถูกนำไปยังหัวตัดของเครื่องผ่านเส้นใยลำเลียง
เครื่อง Fiber Laser Cutting และเครื่อง CO2 Laser Cutting ทำงานโดยใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันเช่นกัน เลเซอร์ที่ผลิตโดยเครื่อง Fiber Laser Cutting มีความยาวคลื่นสั้นกว่าเครื่อง CO2 Laser Cutting ทำให้เลเซอร์ไฟเบอร์มีกำลังดูดซับที่สูงกว่า ช่วยเพิ่มความเร็วในการตัดโดยรวมและคุณภาพการตัด
ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งระหว่างเครื่องตัดเลเซอร์ทั้งสองเครื่อง คือวัสดุที่ใช้ การตัดด้วยเครื่อง Fiber Laser Cutting เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดแผ่นโลหะหรือวัสดุที่มีความบาง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับธุรกิจจำนวนมากที่ต้องการความละเอียดอ่อน หรือความประณีตในระดับสูง ในขณะที่เครื่อง CO2 Laser Cutting มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการตัดแผ่นหนา
เนื่องจากเครื่อง Fiber Laser Cutting สามารถผลิตเลเซอร์ตัดได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่า และสามารถตัดผ่านวัสดุหนาได้เช่นเดียวกันเครื่อง CO2 Laser Cutting จึงเป็นทางเลือที่คุ้มค่าสำหรับผู้ผลิตที่ต้องการกำลังผลิตในปริมาณงานสูง นอกจากนี้ เครื่อง CO2 Laser Cutting ยังต้องใช้เวลาอุ่นเครื่องประมาณสิบนาทีจึงจะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ประสิทธิภาพและผลผลิตลดลง