Jedním z progresivně se rozvíjejících způsobů uplatnění laseru v průmyslu je jeho využití pro tvorbu, úpravu a ovlivnění povrchu strojních komponent a produktů strojírenské výroby za účelem změny jejich funkčních vlastností.
Společné pracoviště Ústavu výrobních strojů a zařízení (RCMT), Fakulty strojní ČVUT v Praze a Českého institutu informatiky robotiky a kybernetiky (CIIRC) při ČVUT v Praze má v laboratoři IPA (Industrial Production and Automation – Oddělení Průmyslové výroby a automatizace) od roku 2021, resp. 2022 k dispozici nové stroje pro laserové obrábění. Konkrétně to je stroj pro velmi přesné laserové mikroobrábění Master 1 (ELAS, Ltd.) a laserovou robotickou buňku (LASCAM) disponující několika vysokovýkonnými laserovými technologiemi. Obě tyto unikátní pracoviště slouží k rozvoji know-how v oblastech laserového navařování, svařování, řezání, mikroobrábění a strukturování v blízké spolupráci s našimi partnery.
Laserová robotická buňka, která vznikla na přelomu let 2021/2022, je unikátním pracovištěm na světové úrovni. V jednom pracovním prostoru kombinuje laserové technologie navařování z drátu, z prášku, svařování a řezání. Zdrojem energie pro tyto technologie je 6kW vláknový laserový zdroj od firmy IPG. Polohování je zajištěno šestiosým robotem KUKA na lineárním vedení spolu s otočně sklopným stolem. Celkem tedy pracoviště disponuje 9 mechanickými osami, které jsou řízeny pomocí speciálně upraveného postprocesoru v Siemens NX, tak aby bylo možné řídit robotické pracoviště jako klasický obráběcí stroj. S výhodou je pak této technologie využito například u navařování z drátu s koaxiálním přívodem nerezové oceli nebo dalších materiálů pro speciální aplikace.
Výhledem na tomto pracovišti je kromě pokročilých laserových technologií také monitorování procesů pomocí kamer a senzorů, následný sběr dat, jejich vyhodnocení a strojové učení, které by mělo vést k automatizaci procesů a jejich zefektivnění. Ostatně i na to je celá robotická buňka připravena, jelikož je v rámci celého pracoviště integrována do systémů autonomního řízení, například s mezi-operačním plně automatickým příjezdem AGV robotů s polotovary.
Od roku 2021 je intenzivně rozvíjenou technologií velmi přesné laserové mikroobrábění a strukturování s využitím ultra-krátkých laserových pulsů. Využití této technologie nám umožňuje obrábět téměř jakékoliv materiály bez ohledu na jejich tvrdost bez významného tepelného ovlivnění a otřepů. Nevýhodou této technologie je malá produktivita a aplikace na víceosé díly. Oběma těmto směrům se ve vývoji s našimi partnery intenzivně věnujeme a dosahujeme zajímavých výsledků. Dále rozvíjíme technologii strukturování povrchů za účelem změny funkčních vlastností, jako je smáčivost, tření, antibakteriální vlastnosti nebo naopak podpora růstu buněk. Dlouhodobě se také věnujeme výzkumu v oblasti obráběcích nástrojů a obrábění nástrojových materiálů.
Na prvním obrázku je vyobrazena struktura šestiúhelníků vytvořená laserem v nerezové oceli pro změnu třecích vlastností. Na druhém obrázku jsou laserem vytvořené mikro a nanostruktury pro podporu růstu buněk.
Také jsme s našimi partnery, konkrétně s firmou Hofmeister, s. r. o., zaznamenali významných úspěchů v oblasti odebírání povlaků laserem v technologii zvané laser stripping. Tato velmi produktivní technologie umožňuje odebrat povlak z nástroje, zejména v momentě, kdy dojde k jeho opotřebení a je potřeba jej přebrousit. Technologií laser stripping je možné odstraňovat jakékoliv povlaky, například oproti chemickým metodám, bez ovlivnění podkladového substrátu. Dále je možné tuto technologii, spolu s využitím velmi přesných mikroskopů, využít pro velmi jemné řízené úběry povlaku po vrstvách tenčích než 0,5 mikrometru a analyzovat tak podkladové vrstvy vícevrstvých povlaků.