دستگاه‌های حک و برش لیزری (Laser Engraving and Cutting Machines) به دلیل دقت فوق‌العاده، سرعت بالا و قابلیت کار بر روی طیف وسیعی از مواد، به ابزاری ضروری در صنایع تولید، تبلیغات، طراحی و هنر تبدیل شده‌اند. این دستگاه‌ها با تمرکز انرژی نور (فوتون) بر روی یک نقطه بسیار کوچک، ماده را ذوب، سوزانده یا تبخیر می‌کنند. انتخاب دستگاه مناسب بستگی به نوع ماده، سرعت مورد نیاز و بودجه دارد.

۱. انواع اصلی دستگاه‌های لیزر

دستگاه‌های لیزر صنعتی بر اساس منبع تولید پرتو لیزر طبقه‌بندی می‌شوند که هرکدام برای مواد خاصی بهینه شده‌اند:

الف) لیزرهای (کربن دی‌اکسید)

• منبع: لوله‌ای پر از گازهای ، نیتروژن و هلیوم. پرتو لیزر با اعمال ولتاژ بالا در داخل لوله تولید می‌شود.

• طول موج:بلندترین طول موج؛ این طول موج به خوبی توسط مواد آلی جذب می‌شود.

• کاربردها: ایده‌آل برای برش و حکاکی مواد غیرفلزی مانند چوب، اکریلیک، چرم، پارچه، کاغذ، پلاستیک و شیشه (فقط حکاکی).

• مزایای تجاری:

  • هزینه اولیه پایین‌تر نسبت به فایبر.

  • کیفیت لبه برش بسیار خوب در اکریلیک و چوب.

• معایب فنی:

  • قابلیت برش فلزات را ندارد (یا بسیار محدود است).

  • عمر محدود لوله گازی (حدود تا ساعت) و نیاز به شارژ مجدد یا تعویض.

ب) لیزرهای فایبر (Fiber Lasers)

• منبع: دیودهای لیزری که نور را به یک کابل فیبر نوری تقویت‌شده با عناصر کمیاب (مانند اربیوم) هدایت می‌کنند. پرتو مستقیماً از انتهای فیبر خارج می‌شود.

• طول موج: تقریباً برابر با کربن و این طول موج به شدت توسط فلزات جذب می‌شود.

• کاربردها:

  • برش فلزات صنعتی (فولاد، استیل ضدزنگ، آلومینیوم).

  • حکاکی عمیق و مارکینگ بر روی فلزات، پلاستیک‌ها و برخی مواد سرامیکی.

• مزایای تجاری:

  • عمر طولانی (حدود ساعت) و نیاز بسیار کم به نگهداری.

  • راندمان الکتریکی بالا (کاهش هزینه برق).

• معایب فنی:

  • هزینه اولیه بالاتر.

  • برای برش مواد ضخیم غیرفلزی مانند چوب و اکریلیک مناسب نیست.

ج) لیزرهای (فرابنفش)

• منبع: لیزرهای حالت جامد که از طریق بلورهای غیرخطی طول موج را به محدوده فرابنفش () تبدیل می‌کنند.

• کاربردها: مارکینگ سرد (Cold Marking) بر روی مواد حساس به گرما مانند سیلیکون، پلاستیک‌ها، مدارهای چاپی () و برخی شیشه‌ها.

• مزیت کلیدی: حداقل آسیب حرارتی به قطعه کار.

۲. جزئیات فنی و تجاری دستگاه‌ها

الف) توان (Power) و سرعت

• توان : مهم‌ترین عامل در برش.

  • حکاکی: برای یا برای فایبر کافی است.

  • برش (غیرفلز): معمولاً تا برای برش‌های تجاری چوب و اکریلیک.

  • برش فایبر (فلز): از تا بیش از در صنعت سنگین. توان بالاتر یعنی سرعت برش بالاتر و قابلیت برش ضخامت‌های بیشتر.

• سرعت: سرعت برش با افزایش توان، افزایش می‌یابد. سرعت حکاکی بر حسب بیان می‌شود که در دستگاه‌های فایبر با سیستم‌های گالوانومتریک (Galvo Systems) بسیار بالاتر از سیستم‌های دروازه‌ای  است.

ب) سیستم‌های حرکتی

1. سیستم دروازه‌ای : رایج در های برش بزرگ. پرتو لیزر توسط آینه‌ها منعکس شده و از طریق یک لنز متمرکز می‌شود. سر برش در محورهای و حرکت می‌کند.

   • مزیت: قابلیت برش در اندازه‌های بزرگ (میز کار $\text{130 \times 90 cm}$ یا بزرگتر).

2. سیستم گالوانومتریک: رایج در لیزرهای فایبر و . از دو آینه بسیار سریع برای هدایت پرتو در میدان دید محدود استفاده می‌کند.

   • مزیت: سرعت مارکینگ بسیار بالا (تا ).

ج) ملاحظات تجاری و هزینه

۳. کاربردها، مزایا و معایب عملیاتی

نکته تخصصی: سیستم‌های خنک‌کاری (Chillers)

در تمام لیزرهای پرتوان ( بالای و فایبر)، مدیریت حرارت تولیدی در منبع لیزر ضروری است. چیلرهای صنعتی با دقت بالا (که دما را در محدوده درجه سانتی‌گراد ثابت نگه می‌دارند)، برای تضمین کیفیت پرتو و عمر منبع، حیاتی هستند.

۴. نتیجه‌گیری

انتخاب دستگاه لیزر مستلزم ارزیابی دقیق ماده‌ای است که قرار است روی آن کار شود. همچنان پادشاه مواد غیرفلزی است که برش‌های تمیز و مقرون به صرفه را ارائه می‌دهد. در مقابل، لیزرهای فایبر، صنعت فلزکاری را با سرعت و دوام بی‌نظیر متحول کرده‌اند. در سطح تجاری، در حالی که سرمایه‌گذاری اولیه کمتری دارد، فایبر با هزینه‌های نگهداری نزدیک به صفر و عمر ساعته، در درازمدت اقتصادی‌تر است.