Kuitulaserin optimointi sähköteräksen leikkauksessa paineistetulla ilmalla: ABB Oy, IEC LV Motors

Laserleikkaus on noussut yhdeksi maailman johtavimmista leikkausmuodoista. Tässä diplomityössä tarkastellaan kuitulaserin optimointia sähköteräksen leikkauksessa paineistetulla ilmalla. Paineistettu ilma edustaa uusinta teknologiaa laserleikkauksessa, mikä luo tutkimukselle merkittävän pohjan sen ominaisuuksien vuoksi. Sen edullisuus ja kyky tuottaa huippulaatuista leikkausjälkeä tekee siitä lupaavan vaihtoehdon tulevaisuuden leikkausprosesseille. Tämä diplomityö on tehty ABB Oy, IEC LV Motors -yksikölle. Työn tavoitteena on selvittää, miten kuitulaser optimoidaan paineistetulle ilmalle, kun leikataan 0,5 mm sähköterästä. Samalla tavoitteena on tutkia, miten kuitulaserin optimointi vaikuttaa sen tuottavuuteen ja tehokkuuteen ja parantaako kuitulaserin optimointi paineistetulla ilmalla sen tekemän työn laatua sähköteräksen leikkauksessa. Kuitulaser on puolalaisen Eaglen valmistama iNspire 1530 F4. Tutkimus tehdään osana tiivistä yhteistyötä ABB:n, Fraunhofer IPT:n ja Eagle Lasersin kanssa, ja siinä hyödynnetään alan tuoreimpia tieteellisiä tutkimuksia, kirjallisuutta sekä Fraunhoferin ja Eaglen Lasersin materiaaleja ja tutkimuksia. Lisäksi työssä käytetään apuna simulaatioita ja kuvioita, jotka tukevat tulosten luotettavuutta. Työssä käytettävä tutkimusmenetelmä perustuu kokeelliseen lähestymistapaan, Design of Experiment -menetelmään, jossa suoritetaan sarja erilaisia kokeita laajalla parametrikirjolla. Menetelmän tulokset analysoidaan käyttäen apuna optista Aliconan G5 InfiniteFocus -mikrokoordinaattimittalaitetta. Näitä tuloksia vertaillaan kokellisesti saatuihin tuloksiin. Tulosten analysoinnissa ja niiden luotettavuuden arvioinnissa käytetään apuna Fraunhoferin luomaa konepohjaista numeerista tietojen analysointiohjelmaa (NC Profile). Nämä ovat tärkeä apu tulosten tulkinnassa ja ymmärtämisessä. Työssä käsitellään linjatestejä ja demonstraatioita, joissa leikkausparametreja sovelletaan BP280 malliin. Työn keskeisenä johtopäätöksenä on se, että kokeellisen suunnittelun ja NC Profiler -koneohjelman käyttö auttaa löytämään optimaaliset prosessiparametrit kuitulaserin optimoimiseksi. Kuitulaserin optimointi parantaa leikkausjäljen laatua, lisää laserin tuottavuutta ja vähentää leikkauksesta aiheutuvaa absorptiota levyyn. Lisäksi kuitulaserin optimointi tuottaa parannuksia leikkauslaatuun ja tuottavuuteen leikattaessa 0,5 mm sähköterästä, kun leikkauskaasuna käytetään paineistettua ilmaa. Samalla käyttökustannukset laskevat. Työn avulla löydettiin optimaaliset prosessiparametrit, joilla saavutettiin kuitulaserin parempi tuottavuus, leikkausjäljen laatu ja vähäisempi absorptio levyyn, kun leikkauskaasuna käytettiin paineistettua ilmaa.