Lasersnijden is een thermische verwerkingstechnologie die is gebaseerd op de precieze scheiding die wordt bereikt door de interactie van een- laserstraal met hoge energie en materialen. Het kernprincipe ligt in de gecontroleerde omzetting van licht- en warmte-energie, waardoor het plaatselijke materiaal van het werkstuk snel smelt, verdampt of zijn ontstekingspunt bereikt. Met behulp van een hulpgasstroom wordt het gesmolten of verdampte materiaal verwijderd, waardoor een continue en schone kerf ontstaat. Deze technologie integreert kennis uit meerdere disciplines, zoals optica, thermodynamica, materiaalkunde en automatische besturing, waardoor hoge-precieze en hoge- snelheidssnijden van zowel metalen als niet- metalen materialen mogelijk wordt.
Lasergeneratie vindt zijn oorsprong in het principe van gestimuleerde emissie. In een laser ondergaat het werkmedium (zoals optische vezels, CO₂-gas of vast kristal) populatie-inversie onder de excitatie van een pompbron, waardoor een versterkingsgebied wordt gevormd. Wanneer fotonen zich heen en weer voortplanten binnen de resonantieholte en de emissie van meer fotonen met dezelfde frequentie, fase en richting induceren, wordt een hoge -helderheid, zeer gerichte en zeer coherente laserstraal gegenereerd. Na te zijn gevormd en gefocusseerd door een optisch systeem, kan de laserstraal worden gecomprimeerd tot een uiterst fijne plek met een diameter van tientallen tot honderden micrometers, waardoor een extreem hoge energiedichtheid op het werkstukoppervlak ontstaat.
Tijdens het snijproces wordt de gefocusseerde laserstraal verticaal of schuin op het materiaaloppervlak geprojecteerd. De lichtenergie wordt snel omgezet in warmte-energie, waardoor de temperatuur van het getroffen gebied in zeer korte tijd stijgt tot het smelt- of zelfs kookpunt van het materiaal. Onder deze omstandigheden smelt of verdampt het metallische materiaal, en sommige materialen ondergaan ook chemische reacties met het hulpgas (zoals de exotherme oxidatie van koolstofstaal in een zuurstofatmosfeer), waardoor de energie-input verder wordt vergroot. Het hulpgas (gewoonlijk zuurstof, stikstof of perslucht) wordt met hoge snelheid door een coaxiaal mondstuk uitgeworpen. Dit dient twee doelen: ten eerste blaast het het gesmolten of verdampte materiaal uit de snede weg, waardoor wordt voorkomen dat slak opnieuw-condenseert bij de snede; ten tweede levert het extra chemische energie in een oxiderende gasomgeving, waardoor de snijsnelheid toeneemt.
De snijkwaliteit en efficiëntie zijn afhankelijk van de gecoördineerde afstemming van laservermogen, straalkwaliteit, brandpuntpositie, snijsnelheid en het type en de druk van het hulpgas. Vermogen bepaalt de totale energie-input per tijdseenheid, terwijl snelheid de duur van de energie-interactie met het materiaal beïnvloedt; beide regelen gezamenlijk de warmtetoevoer naar de kerf. De positie van het brandpunt beïnvloedt de vlekgrootte en de verdeling van de energiedichtheid, waardoor de snijpenetratie en de dwars-doorsnedemorfologie worden bepaald. Het momentum van het hulpgas verwijdert slak en vormt een beschermende atmosfeer, waardoor oxidatie, verkleuring of snijverontreiniging wordt voorkomen.
De gehele verwerking wordt nauwkeurig gecontroleerd door een CNC-systeem, dat de traject- en procesparameters van de laserkop nauwkeurig regelt, waardoor een uiterst nauwkeurige tracking van complexe twee- of drie- dimensionale contouren wordt bereikt. Moderne lasersnijapparatuur kan ook sensoren bevatten om brandpuntverschuivingen, stroomfluctuaties en gasdrukveranderingen in realtime te monitoren, waarbij gebruik wordt gemaakt van gesloten-loopcontrole voor tijdige correctie en het garanderen van consistentie in batchverwerking.
Samenvattend is het werkingsprincipe van lasersnijden gebaseerd op een laserstraal met hoge-energie-dichtheid als drijvende kracht. Door middel van multi-veldkoppeling van licht, warmte en kracht wordt een snelle, plaatselijke materiaalverwijdering bereikt en wordt zeer-precieze vormgeving uitgevoerd onder intelligente controle. Dit principe geeft lasersnijden een breed aanpassingsvermogen aan materialen en een uitstekende verwerkingsflexibiliteit, waardoor het onvervangbaar wordt bij hoogwaardige productie, precisie-instrumenten en grootschalige productie op maat.
