فهرست کامل مواد قابل‌برش با لیزر

این فهرست جامع از مواد قابل‌ برش با لیزر به شما کمک می‌کند تا با انواع موادی که می‌توان با لیزر برش داد آشنا شوید و همچنین از موادی که باید از برش آن‌ها اجتناب کرد مطلع شوید.

برش لیزری یک فناوری ساخت فوق‌العاده چندمنظوره است که صنایع بسیاری را متحول کرده است. این فناوری قادر است با دقتی بی‌نظیر، دامنه گسترده‌ای از مواد را تغییر شکل دهد. از چوب و آکریلیک گرفته تا پارچه و فلزات برای هر کاربردی یک دستگاه برش لیزری مناسب وجود دارد.

در این مقاله، فهرستی کامل از مواد قابل‌ برش با لیزر ارائه شده و همچنین به برخی از مواد خطرناک که نباید با لیزر برش داده شوند اشاره می‌شود.

چه موادی را می‌توان با دستگاه برشکاری لیزری برش داد؟

دستگاه‌های مدرن برشکاری لیزری از دامنه وسیعی از مواد پشتیبانی می‌کنند. تا زمانی که توان کافی داشته باشید، می‌توانید هر چیزی را از ورق‌های نازک آکریلیک تا پلیت‌های ضخیم فلزی برش دهید.

در ادامه، فهرستی جامع از تمام موادی آمده است که با این نوع برش سازگار هستند:

1. فلزات و آلیاژها

فلزات از پرکاربردترین مواد در برش هستند. روش‌های سنتی تولید معمولاً کند، پرهزینه و نیازمند ساعت‌ها آموزش عملی‌اند. اما برش لیزری فناوری در دسترسی‌تری است که به هرکسی با دانش پایه این امکان را می‌دهد که حتی سخت‌ترین قطعات فلزی را نیز برش دهد.

دستگاه‌های برش لیزری می‌توانند ورق‌های نازک فلزی را با سرعت و دقت بالا پردازش کنند. البته برای مواد فلزی ضخیم‌تر باید سرعت برش را کاهش داد تا نفوذ عمق برش به‌طور کامل انجام شود.

رایج‌ترین فلزات مورد استفاده در برش لیزری عبارت‌اند از:

• فولاد کربنی/ فولاد نرم  (Carbon Steel / Mild Steel)
• فولاد ضد زنگ  (Stainless Steel)
• آلومینیوم
• مس  (Copper)
• نیکل
• تیتانیوم

آلیاژهای این فلزات نیز به‌خوبی با برش لیزری سازگارند. توجه داشته باشید که آلومینیوم و نیکل معمولاً به‌صورت آلیاژ و نه خالص استفاده می‌شوند.

2. چوب

برش لیزری چوب در سال‌های اخیر رشد قابل‌توجهی داشته است. صنعت مبلمان مدرن تا حد زیادی به طراحی با چوب برش‌خورده با لیزر روی آورده است. یکی از معایب برش چوب با لیزر، احتمال سوختگی تصادفی است. چوب قابل‌ اشتعال است و لبه‌های برش‌خورده اغلب دچار سوختگی (جای دوده) می‌شوند.

روکش‌های چوبی (veneers) انتخابی محبوب در بین طراحان هستند. آن‌ها با استفاده از برش لیزری، برچسب‌هایی از روکش چوب می‌سازند که روی مواد ارزان‌تر قرار می‌گیرند.

دسته‌بندی چوب‌های قابل‌ برش با لیزر شامل موارد زیر است:

چوب‌های نرم  (Softwoods)

• آلدر (Alder)
• بس‌وود (Basswood)
• سدار (Cedar)
• بالسا (Balsa)
• کاج (Pine)
• پاپلار (Popular)

چوب‌های سخت  (Hardwoods)

• گیلاس (Cherry)
• افرا (Maple)
• بلوط (Oak)
• گردو (Walnut)
• توس (Birch)

مواد چوبی مصنوعی  (Synthetic Wood Materials)

• MDF
• تخته چندلایی  (Plywood)
• نئوپان  (Particle Board)

برای مبتدی‌ها، MDF و تخته چندلایی بهترین انتخاب هستند، زیرا ارزان، در دسترس و مناسب برای تمرین هستند.

3. پلاستیک‌ها

پلاستیک‌ها معمولاً نرم و انعطاف‌پذیر هستند و به‌همین‌دلیل با روش‌های سنتی مثل اره‌کاری، سوراخ‌کاری یا فرزکاری به‌سختی پردازش می‌شوند، چرا که در این فرآیندها معمولاً ذوب شده یا تغییر شکل می‌دهند.

از این رو، برش پلاستیک با گسترش دستگاه‌های لیزری کم‌توان بسیار محبوب شده است.

پرکاربردترین پلاستیک‌ها برای برش لیزری عبارت‌اند از:

• آکریلیک
• استایرن
• نایلون
• پلی‌پروپیلن  (PP)
• پلی‌اتیلن  (PE)

آکریلیک محبوب‌ترین پلاستیک برای برش لیزری است، زیرا سخت، سبک، مقرون‌به‌صرفه بوده و جایگزینی بی‌خطر برای شیشه است.

4. منسوجات (پارچه‌ها)

برش لیزری از انواع مختلف مواد، از جمله پارچه‌ها پشتیبانی می‌کند. پارچه‌ها معمولاً در لبه‌ها ریش‌ریش می‌شوند و برای جلوگیری از باز شدن بافت، به فرآیندهای تکمیلی نیاز دارند. این مسئله توانایی طراحی الگوهای پیچیده را محدود می‌کرد.

با این حال، در برش لیزری، لبه‌های پارچه به‌صورت هم‌زمان داغ شده و بسته می‌شوند (cauterize)، که باعث افزایش دقت در طراحی می‌شود.

از آن‌جایی که پارچه‌ها به‌راحتی می‌سوزند، باید تنظیمات دستگاه به‌درستی کالیبره شود؛ توان پایین و سرعت برش بالا به نتیجه بهتر کمک می‌کند.

پارچه‌های متداول برای برش لیزری عبارت‌اند از:

• چرم
• جین  (Denim)
• کتان  (Linen)
• نمد  (Felt)
• ساتن
• ابریشم
• پلی‌استر
• پنبه
• پشم مصنوعی  (Fleece)

چرم از جمله موادی است که با ابزارهای سنتی کار با آن دشوار بوده و نیازمند مهارت زیاد است، اما برش CNC این فرآیند را بسیار ساده‌تر و در دسترس‌تر کرده است.

5. لاستیک

مواد لاستیکی ویژگی‌هایی مشابه پلاستیک و منسوجات دارند؛ مانند نرمی و انعطاف‌پذیری که برش آن‌ها با روش‌های سنتی را دشوار می‌سازد. برش لیزری می‌تواند صفحات لاستیکی نازک و ضخیم را با دقت بالا و در عرض چند ثانیه برش دهد.

واشرها و درزگیرهای لاستیکی پربازده از دقت بی‌نظیر دستگاه‌های لیزر CNC بهره‌مند می‌شوند. امروزه بیشتر واشرهای لاستیکی از مواد مصنوعی ساخته می‌شوند. لاستیک طبیعی بسیار مقاوم است، اما به‌دلیل هزینه‌های بالای نیروی کار و فرایند پردازش، کاربرد آن محدود است.

دستگاه‌های برشکاری لیزری مدرن می‌توانند انواع زیر از لاستیک را برش دهند:

• لاستیک طبیعی  (Natural Rubber)
• سیلیکون  (Silicone)
• نئوپرن  (Neoprene)
• لاتکس  (Latex)

6. فوم

لیزرهای فیبر (Fiber Lasers) برای پردازش هر ماده‌ی نرم و ظریف بسیار عالی هستند. پرتوی لیزر می‌تواند از ظریف‌ترین مواد عبور کرده و آن‌ها را بدون ذوب کردن، سوختن یا له شدن برش دهد. از این رو، برش فوم با لیزر انتخاب طبیعی بیشتر تولیدکنندگان است.

فوم‌های برش‌خورده با دقت بالا در بسته‌بندی، ضربه‌گیری و عایق‌کاری صوتی کاربرد زیادی دارند. این فرایند با انواع مختلفی از فوم‌های پلیمری در ضخامت‌های متنوع سازگار است. این دستگاه‌ها می‌توانند فوم‌هایی با ضخامت تا ۲ اینچ (حدود ۵ سانتی‌متر) را به‌راحتی برش دهند، هرچند ممکن است کمی از دقت ابعادی کاسته شود.

بهترین مواد فومی برای برش لیزری عبارت‌اند از:

• فوم  EVA
• فوم پلی‌اتیلن  (Polyethylene Foam)
• فوم پلی‌استر  (Polyester Foam)
• فوم پلی‌یورتان  (Polyurethane Foam)

7. کاغذ و مقوا

کاغذ و محصولات کاغذی بخش بزرگی از کاربردهای خانگی و هنری برش لیزری را تشکیل می‌دهند. این مواد ارزان، در دسترس و گزینه‌ای عالی برای پروژه‌های هنری و دستی هستند. در مقیاس صنعتی، برش لیزری مقوا بیشتر در صنعت بسته‌بندی کاربرد دارد.

اگرچه کاغذ و مقوا را می‌توان به‌آسانی با تیغ برش داد، اما برش لیزری روشی دقیق‌تر، سریع‌تر و مناسب برای طرح‌های پیچیده است که هیچ ابزار مکانیکی توان رقابت با آن را ندارد.

مواد زیر برای برش لیزری در این دسته مناسب‌اند:

• کاغذ (تا وزن ۱۵۰ گرم بر متر مربع)
• مقوا  (Cardboard)
• مقوای موج‌دار  (Corrugated Cardboard)
• کاغذ گلاسه ضخیم  (Card Stock)
• فوم برد  (Foam Board)

برش مقوا در طراحی دکور مراسم‌ عروسی به‌عنوان جایگزینی سبز و زیست‌سازگار برای پلاستیک‌ها به‌شدت رواج یافته است.

8. سرامیک و سنگ‌ها

سرامیک‌ها موادی شبیه به سنگ هستند که سختی بالایی دارند اما بسیار شکننده‌اند. دستگاه‌های برشکاری لیزری بیشتر برای حکاکی روی سرامیک استفاده می‌شوند. امروزه بسیاری از علامت‌گذاری‌های دقیق روی سرامیک با لیزرهای پرتوان انجام می‌شود.

اگرچه برشکاری سرامیک با لیزر فرایندی دشوار است، اما با استفاده از روش‌های تخصصی مانند برش با عرض صفر (Zero-width Laser Cutting) می‌توان بسیاری از مواد سرامیکی را برش داد.

مواد زیر از جمله رایج‌ترین موادی هستند که با این روش پردازش می‌شوند:

• شیشه
• کاشی
• سنگ طبیعی
• مرمر
• گرانیت

فلزات	چوب	پلاستیک‌ها	منسوجات
فولاد کربنی / فولاد نرم	چوب‌های نرم	آکریلیک	چرم
فولاد ضدزنگ	چوب‌های سخت	استایرن	جین
آلومینیوم	MDF	نایلون	ساتن
مس	تخته چندلایه	پلی‌پروپیلن	ابریشم
نیکل	نئوپان	پلی‌اتیلن	پلی‌استر
تیتانیوم	—	—	پنبه
—	—	—	نمد و پشم مصنوعی
لاستیک	فوم	کاغذ	سرامیک و سنگ
لاستیک طبیعی	فوم  EVA	کاغذ (تا ۱۵۰ گرم بر متر مربع)	شیشه
سیلیکون	فوم پلی‌اتیلن	مقوا	کاشی
نئوپرن	فوم پلی‌استر	مقوای موج‌دار	سنگ
لاتکس	فوم پلی‌یورتان	کاغذ ضخیم	مرمر
—	—	فوم برد	گرانیت

 

چه موادی نباید با لیزر برش داده شوند؟

دستگاه‌های برشکاری لیزری با توان مناسب می‌توانند تقریباً هر نوع ماده‌ای را برش دهند. اما برخی مواد به دلیل واکنش منفی به انرژی شدید لیزر، برای برشکاری نامناسب هستند. مواد ضعیف‌تر مانند برخی پلاستیک‌ها در برابر حرارت زیاد می‌سوزند و گازهای سمی (دود) آزاد می‌کنند.

چند ماده حساس وجود دارد که با مراقبت و احتیاط می‌توان آن‌ها را برش داد، اما به‌شدت خطرناک‌اند.

بیشتر پلاستیک‌ها به طور کلی برای برش لیزری توصیه نمی‌شوند. در ادامه، فهرستی از مواد ناسازگار با این نوع برش آورده شده است:

مواد PVC (پلی وینیل کلراید)

PVC یک ترموپلاستیک مقاوم است که کاربردهای گسترده‌ای دارد، اما به دلیل وجود کلر در ترکیبش، حرارت زیاد باعث ذوب آن و آزاد شدن گاز سمی کلرین در هوا می‌شود. حتی با استفاده از هود مکنده، برش PVC با لیزر بسیار خطرناک است.

پلی‌کربنات  (Polycarbonate)

پلی‌کربنات یک پلاستیک شفاف و سخت است که بیشتر نور لیزر را جذب می‌کند، بنابراین برای برش نیاز به انرژی بیشتری دارد و فرایند برش بسیار ناکارآمد می‌شود. همچنین این ماده به دلیل حرارت لیزر دچار تغییر رنگ می‌شود.

الیاف کربن پوشش‌داده شده  (Coated Carbon Fiber)

الیاف کربن معمولاً قابل برش لیزری هستند، اما رزینی که روی آن‌ها را پوشش می‌دهد ناپایدار است و در هنگام گرم شدن، دود سمی آزاد می‌کند. دود رزین اپوکسی به ویژه می‌تواند آسیب‌های جدی تنفسی ایجاد کند.

ورق‌های فایبرگلاس  (Fiberglass Sheets)

این ورق‌ها نیز با رزین به هم متصل شده‌اند، که آن‌ها را برای برش لیزری نامناسب می‌کند. علاوه بر این، خاصیت شکست نور فایبرگلاس باعث کاهش کارایی لیزر می‌شود.

فلز گالوانیزه  (Galvanized Metal)

گالوانیزه فرآیند پوشش فلز با لایه‌ای از روی برای جلوگیری از زنگ‌زدگی است. هنگام برش لیزری فلز گالوانیزه، پوشش روی بخار شده و به اکسید روی تبدیل می‌شود. استنشاق اکسید روی می‌تواند آسیب‌های جدی بلندمدت به سلامتی وارد کند. بنابراین بهتر است ابتدا فلز خام را برش دهید و سپس در فرایند پس‌پردازش آن را گالوانیزه کنید.

 اکریلونیترول بوتادین استایرن (ABS)

ABS پلاستیکی بسیار پرکاربرد است که پس از برش لیزری می‌توان آن را حرارت داد و شکل داد. اما برش لیزری ABS توصیه نمی‌شود چون هنگام ذوب، گازهای سمی از جمله گاز سیانید (یکی از سمی‌ترین ترکیبات) آزاد می‌کند.

پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)

HDPE یکی دیگر از مواد رایج است که برش آن با لیزر آسان است، اما به دلیل نقطه ذوب پایین بسیار ناپایدار است و احتمال آتش‌سوزی دارد.

فوم پلی‌استایرن (Polystyrene Foam)

فوم پلی‌استایرن مقاوم و ایمن برای مواد غذایی است و به‌طور گسترده در صنعت بسته‌بندی کاربرد دارد، اما ماده‌ای بسیار نرم و قابل اشتعال است. استفاده از لیزر برای برش این فوم خطرناک است و توسط متخصصان به‌شدت منع شده است.

مواد قابل اجتناب در برش لیزری	دلیل اجتناب
PVC	ذوب شدن باعث آزاد شدن گاز سمی کلرین می‌شود
پلی‌کربنات (Polycarbonate)	سخت برش می‌خورد، بیشتر نور لیزر را جذب می‌کند و پس از برش تغییر رنگ می‌دهد
الیاف کربن پوشش‌داده شده	پوشش رزینی هنگام ذوب، گازهای سمی آزاد می‌کند
فایبرگلاس	شیشه نور لیزر را بازتاب می‌دهد و پوشش رزینی گازهای سمی آزاد می‌کند
فلز گالوانیزه	پوشش نیکل تبدیل به اکسید نیکل سمی می‌شود
ABS	ذوب شدن باعث آزاد شدن گاز سمی سیانید می‌شود
HDPE	به سرعت مشتعل می‌شود
پلی‌استایرن (Polystyrene)	به سرعت مشتعل می‌شود

 

انواع لیزر برای مواد مختلف

فناوری لیزر را می‌توان بر اساس منبع به چهار نوع کلی تقسیم کرد. هر نوع لیزر مزایا و معایب خود را دارد که آن را برای مواد مختلف مناسب می‌کند.

۱. لیزر گازی

لیزرهای گازی با عبور جریان الکتریکی از مخلوطی از گازها کار می‌کنند تا اتم‌ها تحریک شوند. این اتم‌ها نور تولید می‌کنند که تقویت شده و به صورت پرتوی لیزر درمی‌آید. CO₂ رایج‌ترین گزینه گازی برای دستگاه‌های برش لیزر است. لیزر CO₂ بیشترین سازگاری را با مواد مختلف دارد و می‌تواند روی فلزات، پارچه‌ها، پلاستیک‌ها، چوب و غیره استفاده شود. تنها محدودیت آن، سطوح بازتابنده مانند صفحات براق برنز یا مس است.

۲. لیزر حالت جامد

لیزرهای حالت جامد از یک کریستال به عنوان محیط بهره برای تقویت لیزر استفاده می‌کنند. رایج‌ترین کریستال Nd:YAG (ایتریم آلومینیوم گارنت دوپ شده با نئودیوم) است. لیزرهای Nd:YAG با توان پایین عمدتاً برای کاربردهای پزشکی مانند تاتو یا حذف مو به کار می‌روند. خارج از کاربردهای پزشکی، محدود به ورق‌های فلزی نازک هستند.

۳. لیزر فیبری

لیزرهای فیبری نوع خاصی از لیزر حالت جامد هستند که از کابل‌های فیبر نوری برای تقویت و متمرکز کردن منبع لیزر استفاده می‌کنند. این لیزرها ترکیبی از بهره‌وری انرژی لیزرهای Nd:YAG و توان بالای لیزرهای CO₂ را ارائه می‌دهند و تعادل ایده‌آلی ایجاد می‌کنند. لیزرهای فیبری گزینه‌ای عالی برای برش فلزات و غیر فلزات هستند. آن‌ها سازگاری بیشتری با فلزات بازتابنده دارند ولی در مقابل مواد لاستیکی و چوب محدودیت‌هایی دارند.

۴. لیزر دیودی

لیزرهای دیودی با استفاده از مواد نیمه‌رسانا نور را تقویت می‌کنند تا پرتوی لیزر ایجاد شود. این فناوری کارآمدترین نوع لیزر در توان‌های پایین است. به دلیل توان پایین، لیزرهای دیودی معمولاً برای پارچه‌ها، چوب‌ها و پلاستیک‌ها محدود می‌شوند.

مواد	فیبری	CO2	Nd:YAG	دیودی
آلومینیوم	سازگاری بالا	سازگاری بالا	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده
برنج	سازگاری بالا	× (غیرقابل استفاده)	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده
مس	سازگاری بالا	× (غیرقابل استفاده)	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده
فولاد نرم	سازگاری بالا	سازگاری بالا	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده
فولاد ضد زنگ	سازگاری بالا	سازگاری بالا	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده
اکریلیک	سازگاری محدود	سازگاری متوسط	غیرقابل استفاده	سازگاری بالا
سرامیک	سازگاری پایین	سازگاری پایین	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده
چرم	سازگاری محدود	سازگاری متوسط	غیرقابل استفاده	سازگاری بالا
پلاستیک	سازگاری پایین	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده	سازگاری بالا
لاستیک	سازگاری محدود	سازگاری متوسط	غیرقابل استفاده	سازگاری بالا
منسوجات	سازگاری محدود	سازگاری محدود	غیرقابل استفاده	سازگاری بالا
چوب	سازگاری محدود	سازگاری متوسط	غیرقابل استفاده	سازگاری بالا

 

تنظیمات برش برای مواد مختلف چه هستند؟

تنظیمات دقیق برش برای هر ماده بستگی به سازنده دستگاه و مدل ماشین دارد. اما می‌توان قوانین پایه‌ای و اصول کلی برای تنظیمات برش بر اساس خواص مواد مختلف تعریف کرد.

ماده	توان (وات)	سرعت برش	تعداد عبور پرتو	عمق برش
فلزات نرم	متوسط	متوسط	تک‌عبور	عمیق
فلزات سخت	بالا	کند	چند عبور	کم عمق
چوب	کم	سریع	تک‌عبور	نیمه عمیق
پلاستیک‌ها	کم	متوسط	تک‌عبور	کم عمق
پارچه‌ها	کم	بسیار سریع	تک‌عبور	کم عمق
لاستیک	کم	سریع	تک‌عبور	کم عمق
فوم	کم	بسیار سریع	تک‌عبور	عمیق
کاغذ	کم	بسیار سریع	تک‌عبور	کم عمق
سرامیک‌ها	بالا	کند	چند عبور	کم عمق

 

سؤالات متداول

1. آیا برش لیزری مواد قابل اشتعال ایمن است؟

همیشه باید از برش لیزری مواد قابل اشتعال خودداری کرد. با این حال، با رعایت نکات ایمنی مناسب و تنظیمات دقیق لیزر می‌توان این مواد را به صورت ایمن برش داد.

2. چه توانی برای دستگاه برش لیزر مناسب است؟

لیزرهایی با توان کمتر از ۲۰ وات برای بیشتر کاربردهای غیر فلزی کافی هستند. لیزرهایی با توان ۱ تا ۲ کیلووات می‌توانند بیشتر مواد از جمله فلزات تا ضخامت حدود ۱۰ میلی‌متر را برش دهند. لیزرهای با توان ۶ کیلووات و بالاتر فقط زمانی لازم است که بخواهید موادی مانند تیتانیوم یا صفحات ضخیم فولاد ضد زنگ را برش بزنید.

3. آیا دستگاه‌های برشکاری لیزر گران هستند؟

قیمت دستگاه‌های برش لیزر از حدود ۲۰۰۰ دلار برای مدل‌های ابتدایی با توان ۲۰ تا ۴۰ وات شروع می‌شود و تا حدود ۵۰۰,۰۰۰ دلار برای دستگاه‌های صنعتی با توان چند کیلووات ادامه دارد.

نتیجه‌گیری

لیزرها با توان کافی و زمان مناسب می‌توانند هر ماده‌ای را برش دهند. نکته اصلی برای فرایند تولیدی بهینه، انتخاب مناسب مواد است. لیزرهای دیودی برای برش مواد نرم غیر فلزی عالی هستند، لیزرهای CO₂ گزینه‌ای اقتصادی برای برش و حکاکی فلزات محسوب می‌شوند، و لیزرهای فیبری بهترین تکنولوژی برش لیزری هستند اگرچه کمی گران‌ترند. ابتدا کاربرد خود را مشخص کنید و سپس دستگاه برش لیزری مناسب نیازتان را انتخاب کنید.