Laserová technologie a vliv výkonu na změnu vybraných fyzikálních vlastností

Tomáš Klenner

Bachelor's thesis

Laser technology and influence of output on the change of selected physical properties

Abstract:

CO2 laserová centra mají v dnešní době uplatnění v řezání a gravírování do nejrůznějších typů materiálů jako jsou například plasty, kovy, textily, ale také sklo, dřevo a mnoho dalších materiálů. Laserová zařízení zazívají v této době veliký rozmach napříč všemi směry uplatnění na trhu a díky tomu si získávají svoji oblibu. Tato bakalářská práce je zaměřena na metodu gravírování pomocí CO2 laserového centra, které je umístněné v rukodílnách Dřevařského pavilónu Fakulty lesnické a dřevařské. Gravírovaní se provádělo do březové překližky, kdy se postupně měnily hodnoty výkonu a rychlosti gravírování na daném laserovém centru, následně se měřily a vyhodnocovaly fyzikální vlastnosti barvy a lesku. Práce je rozdělena na teoretickou a praktickou část. V teoretické části se práce zaměřuje na nekonvenční metody obrábění dřeva, historii a vývoj laseru, princip fungování laseru, popisem použitého kompozitního materiálu a způsoby měření barvy i lesku. Praktická část práce se věnuje přípravě zkušebních vzorků jejich výrobou a následným vyhodnocováním výsledků. Při gravírovaní březové překližky tloušťky 5 mm se měnil výkon a rychlost gravírování na zařízení, kdy výkon byl zadáván do softwaru od 10 W až po 100 W, přitom se rychlost gravírování zvyšovala od 50 mm.s-1 do 1000 mm.s-1. Rychlosti gravírování se vždy zvyšovaly o 50 mm.s- 1. Zkušební pole na překližované desce měly stanovené rozměry 30 x 30 mm. Bylo tedy 10 finálních desek, z nichž na každé bylo 20 gravírovaných polí. Výkon 10 W nebylo možné zkoumat z důvodu slabého výkonu stroje. U výkonu 20 W se dalo měřit pouze prvních pět rychlostí tedy od 50 mm.s-1 až po 250 mm.s-1. U všech měření se potvrdil statisticky významný rozdíl, takže jak vliv rychlosti, tak i vliv výkonu na barvu i lesk mají statistický význam. Se zvyšující se rychlostí nám parametry barvy i lesku stoupají. Se zvyšujícím se výkonem pro barvu parametr L klesá a parametry a, b* stoupají. Při zvyšování výkonu hodnoty lesku klesají.

Abstract:

Nowadays, CO2 laser centres are used for cutting and engraving various types of materials such as plastics, metals, textiles, as well as glass, wood and many other materials. There has recently been a great expansion in the use of laser equipment across all market applications and it is therefore gaining popularity. This bachelor thesis is focused on the method of engraving using the CO2 laser centre located in the handicraft workshop of the Woodworking Pavilion of the Faculty of Forestry and Wood Technology. Birch plywood was engraved whilst gradually changing the power and speed on the given laser centre, subsequently the physical properties of colour and gloss were measured and assessed. The thesis is divided into a theoretical and a practical part. In the theoretical part, the thesis focuses on unconventional methods of woodworking, the history and development of the laser, the principle of how a laser works, a description of the composite material used and the methods for measuring colour and gloss. The thesis’ practical part focuses on preparing the test samples through their production and the subsequent evaluation of the results. When engraving 5 mm birch plywood, the equipment’s power and speed were changed. The power rating entered into the software ranged from 10 W to 100 W, while the engraving speed was increased from 50 mm.s-1 to 1000 mm.s-1. The engraving speed was increased by increments of 50 mm.s- 1. The specified dimensions of the test field on the plywood board were 30 x 30 mm. Thus, there were 10 final boards, each with 20 engraved fields. The poor performance of the machine meant the 10 W power level could not be examined. At 20 W, only the first five speeds could be measured, i.e. from 50 mm.s-1 to 250 mm.s-1. All the measurements confirmed a statistically significant difference, i.e. both the speed and the power had a statistically significant effect on colour and gloss. As the speed increases, the colour and gloss parameters increase. With increasing power for colour, the L parameter falls and the a, b* parameters rise. As the power increases, the gloss values decrease.

Keywords

Laser, obrábění, řezný výkon

Keywords

machining, cutting performance, Laser

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miroslav Sedlecký, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Bachelor programme / field:
Wood Technology / Business in the Wood Processing and Furniture Industry