雷射三維雕刻的應用及發展趨勢

2020-12-03 OFweek維科網

  1、雷射雕刻設備的發展現狀:


  市面上的雷射設備多種多樣,大致歸納有如下產品:雷射打標雷射焊接雷射切割,雷射內雕,雷射打孔,雷射演示,雷射製版機,雷射美容,雷射醫療,雷射噴碼,雷射熱處理等等。他們都是雷射技術與軟體控制技術的結晶產物,為現代工業文明帶來了勃勃生機。


  目前,隨著雷射雕刻設備在應用技術、工藝上的開發推廣,雷射平面打標、雕刻設備的製造銷售已呈現良好的上升態勢。國內從事雷射設備開發、製造、銷售的公司,以及代理國外雷射設備的公司迅速增加。競爭也日趨激烈。


  但是,國內市場的所有雷射設備都停留在雷射平面雕刻階段,尚沒有一家公司或科研單位能拿出一臺雷射三維雕刻系統。一些精細的三維模具雕刻仍然依靠電腦機雕,或者是手雕。但是機雕和手雕都有極大的弱點和局限,制約了一些精細工藝的發展。國內已有幾家雷射科研機構在對雷射三維精雕機進行研究。


  在精雕領域,國內傳統機械精雕設備做得最好的是北京精雕,其在解決精細雕刻模具方面贏得了巨大的市場和成功。但由於機械刀雕的先天局限,仍有很多高精端雕刻無法實現。一部分領域,不得不藉助高超的手工工藝,進行手雕或修模工作。在雷射雕刻模具方面,則有桂林星辰雷射,其主要是利用功率較強的雷射打標機銷往模具製造行業,目前銷售態勢良好。但由於其雕刻技術只能雕刻平面文字與圖案,離雷射三維雕刻還有一段距離,所以目前其在該領域還不能大展身手。


  雷射三維精雕系統(英文名字:3D laser engraving system)是雷射設備家族裡的又一新成員,是雷射技術進步的又一重要標誌,是模具製造業的利器。雷射三維精雕模具是指通過高能量雷射束在模具材料上或者銅電極上雕刻出您需要的二維或三維形狀。同時它與目前水晶內雕機有本質的區別,水晶內雕機的三維概念是一定密度的點雲造成感覺上的立體圖像,而且只能應用在水晶工藝品上。而雷射三維精雕機是通過精確的CAD軟體技術實現的三維立體實體空間的雕刻,因而它不僅可以應用在一般產品精加工領域,還可以應用的模具製造領域。


  國外,已經有設備商開發出相應的雷射三維雕刻系統與應用,並已將銷售觸角伸入國內。有幾個商家代理該類設備,但尚無樣機,其售價在100萬元以上。如加拿大VIRTEK公司研製的FOBA.G-SERIES,目前也主要應用在模具雕刻行業。


  2、朗鑠雷射科技有限公司與雷射三維精雕系統的開發


  深圳市朗鑠雷射科技有限公司(SHENZHEN NASOLASER TECH CO.,LTD.)是一家年輕的股份制科技企業,是目前國內唯一一家能成功掌握雷射三維雕刻模具應用技術的公司,並具有該系統設備配套的相應技術能力。該系統與其應用技術不僅填補了國內空白,並且使我國雷射設備製造及應用技術躋身於國際同行的水平。


  朗鑠公司成立於2003年,註冊資金50萬元人民幣。創立者和總工程師熊達先生畢業於西北工業大學,曾就職於航空研究所與桂林星辰雷射,對星辰雷射的應用做出了多項貢獻,其中開發的印字輪雕刻機佔據了國內一份獨特的市場。目前朗鑠公司有兩個事業部,一個是雷射三維精雕開發事業部,一個是印字輪事業部。經我司改進的雷射雕刻機雕刻品質與德國巴可雷射雕刻機雕刻品質相當。目前,在雷射製版上,擁有機加工、電鍍、雷射雕刻等完善的製作工藝。在電線電纜印字輪製版行業位居全國第二,印字輪質量全國第一。印字輪事業部今年純利潤約在80-100萬元之間。


  在雷射三維精雕方面,熊達先生從事了兩年的精心研究。對於國內雷射設備只能雕刻平面模具的現狀,對於機械精雕無法完善的局限,我們有這麼一些判斷:雷射技術應用的發展必定會從二維發展到三維,雷射三維雕刻系統必定會在國內市場出現,雷射三維雕刻系統必定是機械精雕和平面雕刻的強力競爭對手,同時三維雷射雕刻系統也有與機械雕刻融和為一個統一雕刻平臺的趨勢。熊達先生結合多學科的特點,成功的掌握了雷射三維雕刻的應用技術,我們對於開發自動化、智能化、人性化的三維雷射設備已有總體框架。我們需要尋找一家有共識的投資夥伴,率先在國內把雷射三維雕刻事業做起來。


  在市場方面,我們也做了大量的工作,積累了豐富的經驗。


  在今後,無論是打標、雕刻、切割,實現三維多軸的結合將給雷射設備的應用帶來無限的自由和廣闊的市場前景、利潤空間。


  就三維雷射雕刻系統而言,目前國外產品在100萬元以上,而國產平面打標機售價在14-15萬左右,二維雷射精雕機售價在20萬左右,機械精雕機售價在十幾萬至八十萬不等。即使三維雷射精雕系統定價在40-50萬,也有很強的需求和競爭力。但設備硬體成本卻增加甚小。


  3、雷射三維雕刻模具的部分技術特性


雷射精雕模具是通過高能量雷射束在模具材料上或者銅電極上雕刻出需要的二維或三維形狀,它與其它傳統模具雕刻技術(如機械刀具精雕,化學曬紋等)的最大區別在於它實現了尺寸精度的極限,是任何傳統模具製造無法企及的。


  雷射刀直徑最小可達0.01mm,有豐富的立體表現,可以在1毫米高的範圍內表現幾百個豐富的立體層次感,實現目前傳統工業無法實現的精美度。尤其三維立體雷射雕刻,實現了當今製造業的兩個尺寸精度極限,從而起到了防偽的作用。


  極限一:雷射三維精雕,能製造出複雜精細的立體圖案模具,是目前傳統工業無法實現的;另外因為雷射不像傳統的機械精雕機,他的效果還直接取決於雷射設備的具體參數設置,所以它從根本上防止了仿冒廠家能夠雕刻出效果相同的模具圖案。


  極限二:由於利用雷射雕刻的精細三維圖案,尺寸精度非常高,而且極限尺寸非常小,可以表現0.05mm的小尺度細節,所以目前國際上所用的雷射抄數設備,無論是花費幾百萬元的龍門接觸式的三坐標測量儀還是非接觸的三維雷射測量儀至今都無法從原始產品複製得到相同的數據模型。所以雷射三維雕刻技術,具有低成本,高防偽的特性。


  另外,雷射三維精雕具有取代機械精雕的一些優點:


  雷射三維精雕特點:高精度;可以在任何堅硬的材質上雕刻;無昂貴的耗材;使用無需昂貴的人力成本;可以實現直角;越精細,雕刻時間越有優勢;極度精細,可防偽.        


  機械精雕特點:一般精度;不能在過硬的材質上雕刻;需要消耗大量昂貴的進口刀具;需要經驗豐富的模具師傅;不能直角,必須輔助工藝;越精細,雕刻時間越長;極限受限,防偽難.


  (助編:xiaohu)

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