El láser de fibra: ¿qué es y qué ventajas aporta al corte de tubo?

El láser de fibra ya se ha convertido en un imprescindible en el sector del corte. Es un tipo de láser de estado sólido que usan las empresas de mecanizado pioneras para el corte de metal de alta precisión, rapidez, respeto por el medio ambiente y ahorro energético. Este tipo de láser es más rentable que el de CO2 (y no emite gases), y produce un corte muy liso, conveniente para cualquier metal.

¿Cómo funciona el láser de fibra?

En el láser de fibra el medio amplificador del haz de luz es una fibra óptica dopada con tierras raras tales como erbio, neodimio, iterbio, diprosio, holmio, praseodimio y tulio. Para el bombeo se usan uno o varios diodos láser, por lo que la mayoría de láseres de fibra son láseres de diodo bombeado.

En este vídeo se explica el principio del láser de fibra (en inglés).

Cuáles son las ventajas del láser de fibra?

Las ventajas de la máquina de corte por láser de fibra son:

• Estabilidad: Los principales fabricantes de maquinaria de láser de fibra ofrecen generadores que proveen de una estabilidad extremadamente alta durante hasta 100.000 horas. Los láseres convencionales son muy sensibles a golpes, y si la óptica se desalinea se necesita un especialista para resolverlo. En el caso del láser de fibra, el haz de luz se genera dentro de un cable de fibra óptica, como en los que transportan datos de internet, por lo que es muy estable y fácil de usar.
• Precisión: El rayo láser de la máquina de corte láser por fibra ofrece una tolerancia extremadamente baja, con lo que, además de más productiva, es mucho más precisa. El haz de luz se genera y se confina dentro del pequeño núcleo de la fibra, por lo que resulta en un haz muy recto, que se puede enfocar en un punto diminuto. Cuánto más pequeño sea este punto, más eficaz será el láser, por lo que es muy útil para usos en los que se requiere gran calidad, como tubos para mobiliario con muescas o tubos para piezas de automóvil.
• Potencia: Las máquinas de láser por fibra tienen láseres cada vez más potentes, con más de 1.000 vatios de potencia (1kW), suficiente para cortar acero de una pulgada de grueso (¡imaginemos qué no haría con nuestra piel!).
• Medioambientalmente más sostenible: Con los ajustes adecuados, la tasa de conversión fotoeléctrica de la máquina de corte por láser de fibra es 3 veces superior a la máquina de corte láser tradicional. Otros láseres sólo pueden convertir un pequeño porcentaje de la potencia de su fuente de alimentación en fotones, pero un láser de fibra convierte alrededor del 70-80% de la energía que consume. Esto hace que además de ser productiva y precisa, sea más respetuosa con el medio ambiente, al perderse menos energía que se acaba convirtiendo en calor que calienta la atmósfera.
• Coste de mantenimiento menor: La máquina de corte por láser de fibra no necesita un mantenimiento muy elevado, por lo que reduce costes y mejora la eficiencia de la producción.
• Facilidad de uso: La máquina de corte por láser de fibra sólo necesita el diseño de los patrones de corte en el ordenador, no necesita intervención manual en la máquina en el proceso de corte. Además, su estabilidad mayor en el corte hace que sea muy fácil de dirigir des del sistema de control.

(Imagen extraída de Street Taylor)

Partes de las máquinas de láser de fibra

Las máquinas de láser por fibra suelen estar conformadas por cinco partes:

• La mesa de trabajo de corte (que puede ser abierta, semicerrada o cerrada)
• El láser de fibra y el sistema de movimiento (máquina anfitriona)
• La fuente de alimentación láser
• El enfriador
• El sistema de control

Precauciones

El láser es una clase de luz invisible, que no puede ser calculado a simple vista, por lo que no se puede tocar la trayectoria óptica al abrir la cubierta de la máquina para su mantenimiento.

Es necesario no tocar la lente con frecuencia, y desecharla de acuerdo con unos protocolos determinados, dado que contiene un elemento perjudicial, el seleniuro de cinc (ZnSe).

Al cortar metales como el acero, la máquina puede dejar ir polvo de metal que puede ser dañino, y más si se corta una aleación de aluminio, que además produce luz reflejada. Por todos estos motivos las máquinas de láser por fibra llevan una cubierta protectora.

De ahí que los operarios de la maquinaria de láser por fibra necesiten estar cualificados para ello, y conocer exactamente el funcionamiento del fabricante concreto.

Aplicaciones del láser de fibra

• Medicina
• Automoción
• Aeroespacial
• Aviación
• Ingeniería naval
• Manufactura en general

Bibliografía y trabajos de interés:

• What CNC fiber laser cutting machine components are?
• RP Photonics Encyclopedia