---

Každý z vás, kdo si už někdy opravoval nebo upravoval motorku jinak, než že ji odvezl do servisu nebo zašel do obchodu, kde koupil potřebný díl a tento pak pouze našrouboval, moc dobře zná termíny jako fréza, soustruh a dobrý nebo špatný soustružník. Čím dál víc se ale mezi motorkáři-kutily začíná používat věta, že to či ono „je v pohodě“, protože to vypálíme na laseru.
Jasně, lasery známe ze spousty filmů, Hvězdnými válkami počínaje a Růžovým Panterem konče. Ale ruku na srdce, kdo z vás ví, jak je to s lasery průmyslovými, o kterých je právě řeč? Co umí, co všechno a jak můžou proříznout a vyrobit? Vezměme to od začátku; alespoň si zopáknu prvák mého oblíbeného předmětu Radiační fyzika…

Nic než světlo…
Laser je zkratka názvu Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, což by šílený fyzik přeložil jako „zesilování světla stimulovanou emisí záření“. Takže si zkuste představit trubici, ve které je tzv. „aktivní prostředí“ (1), což je základ. Aktivním prostředím se rozumí látka obsahující oddělené kvantové energetické hladiny elektronů. To je buď plyn (plynový laser), monokrystal (pevnolátkový laser), polovodič (diodový laser), polovodičové multivrstvy (kvantový kaskádní laser) nebo volné elektrony (lasery na volných elektronech).
Nějakým zdrojem energie (2) (něco jako velká výbojka) pak do tohoto prostředí pumpujete energii. Ta postupně vytlačí (vybudí) elektrony aktivního prostředí z jejich základní energetické hladiny do vyšší energetické hladiny a dojde k tzv. excitaci. Ovšem při opětovném návratu elektronů na nižší energetickou hladinu dojde k zajímavější věci – vyzáření (emisi) kvanta energie ve formě fotonů. Ty pak dále reagují s dalšími vybuzenými elektrony, což spustí tzv. stimulovanou emisi fotonů. Pak přichází na řadu rezonátor (3 a 4), který tvoří třeba dvě zrcadla. Ta odráží paprsky fotonů zpět do aktivního prostředí, a to podporuje další a další stimulovanou emisi fotonů a jejich tok se postupně exponenciálně zesiluje.
Výsledný paprsek nakonec opustí tělo laseru průchodem skrz polopropustné zrcadlo. Má neuvěřitelnou energii a likviduje všechno, co mu přijde do cesty. První funkční laser představil už v roce 1960 Theodore H. Maiman. A ještě něco. Předchůdcem laseru byl Maser (1953), který na podobném principu emitoval mikrovlny.

Průměrně za 15 mega
Velký laserový automat ve fabrice asi nepřehlédnete. Nikdo už vám ale neukáže místnosti, kde programátoři laseru tráví hodiny a hodiny za počítačem a z technického výkresu nebo vašeho náčrtku počítají a hlavně přesně zakreslují finální tvary požadovaných výpalků. Jejich práce není nepodobná programátorům CNC fréz.
U nás jsou běžně rozšířená pracoviště disponující stroji pracujícími v 2D rozměru s jednou laserovou pistolí a lasery kombinované s tzv. „vysekávačkou“. Jsou totiž finančně nejdostupnější (průměrně 15 000 000 Kč). Opracování kovu takovým laserem je pak jednoznačně nejlevnější technologií oproti všemu ostatnímu. Na druhou stranu za cenu jednoho 3D laserového pracoviště s několika pistolemi koupíte třeba pět nových céencéček.

Říznete skoro všechno
Samotný proces vypalování je proti programování doslova brnkačka, protože je hotov za chvilku. Operátor pouze upne desku materiálu do stroje, zadá výchozí body, podle zvoleného materiálu nastaví fyzikální vlastnosti laserového paprsku a už to valí. Rychlost závisí na tloušťce a zvoleném materiálu. Řezat lze takřka všechny kovy dostupné v průmyslové metalurgii. Běžné černé železo, všechny druhy nerez oceli, ocel pozinkovanou, hliníky, duraly i titan. Lasery střední třídy zmiňované výše si běžně dokážou poradit s deskou do tloušťky 20 mm.
Větší kusy (pak už ne na motorky, ale na lokomotivy!) potřebují mnohem výkonnější a dražší laser. Řezat laserem se dá podle odborníků s přesností do 1/10 mm, což je obdivuhodné. Aby kov při vysoké teplotě paprsku neshořel, provádí se řez v ochranné směsi plynů (helium, argon, dusík) podobně jako při svařování.
Tak jako mají CNC frézy v základní nabídce gravírování a vyřezávání nápisů, dá se popisovat materiál i laserem. Velmi slabý paprsek naruší a doslova „spálí“ svrchní vrstvu popisovaného kovu.

 

Vysvětlivky ke schématu - konstrukce laseru:
1. Aktivní prostředí
2. Zdroj záření
3. Odrazné zrcadlo
4. Polopropustné zrcadlo
5. Laserový paprsek
 

Fotogalerie

---