Wat is een koolstofdioxidelaser en waar wordt deze voor gebruikt?

Een koolstofdioxidelaser wordt ook wel een CO2-laser genoemd. Dit is een machine die uitgerust is met een gaslaser die elektrisch is aangedreven. Het gas van deze gaslaser bevindt zich in een ontladingsbuis en bestaat uit een mengsel van de volgende gassen:

· Koolstofdioxide
· Stikstofgas
· Waterstofgas
· Helium
CO2-lasers zenden een infrarood licht uit. Dit licht heeft een goflengte tussen de 9600 en 10640 nanometer. In 1964 werd de koolstofdioxidelaser uitgevonden door Kumar Patel een Indiaas natuurkundige en elektrotechnicus. Hij vond de koolstofdioxidelaser uit toen hij in New Jersey werkte voor Bell Labs. De koolstofdioxidelaser behoort tot de meest veelzijdige lasertypes die er bestaan.

Hoe werkt een koolstofdioxidelaser?
Een koolstofdioxidelaser is een werktuig die een afgesloten buis bevat waarvan aan de ene kant een spiegel is geplaatst van gepolijst metaal en aan de andere kant en deelsdoorlatende spiegel is aangebracht. Stikstofmoleculen worden doormiddel van een elektrische stroom in trilling gebracht. Stikstof is een homonucleair molecuul en kan daardoor zijn energie niet kwijt door de afgifte van fotonen. In plaats daarvan raakt stikstof de energie kwijt door koolstofdioxidemoleculen aan te slaan. Dit zorgt er voor dat het infrarode laserlicht tot stand komt. Helium is aan het gasmengsel toegevoegd om bij te dragen aan de gasvorming door de hitte van de elektrische ontlading. Daarnaast zorgt helium er voor dat de koolstofdioxidemoleculen na excitatie terug kunnen keren naar de basistoestand.

Waar wordt de koolstofdioxidelaser voor gebruikt?
De meest bekende toepassing van de koolstofdioxidelaser is in de metaaltechniek. Voor het bewerken van metaal is de koolstofdioxidelaser uitermate geschikt. Met een koolstofdioxidelaser kan men metaal lassen en snijden. Een koolstofdioxidelaser wordt in de metaaltechniek ook wel een lasersnijder genoemd. De bewerking die men daar mee uitvoert is lasersnijden en de persoon die de koolstofdioxidelaser bedient wordt ook wel een lasersnijder genoemd.

Naast toepassingen in de metaaltechniek worden koolstofdioxidelasers ook gebruikt voor de geneeskunde. Zo worden deze lasers gebruikt in de tandheelkunde, Gynaecologie, Urologie, KNO-heelkunde en de Plastische chirurgie.

Wat is lasersnijden en waarvoor wordt lasersnijden toegepast?

Lasersnijden is een bewerkingstechniek waarmee materialen doormiddel van een laser op maat en in de juiste vorm worden gesneden. Laser is een Engelse afkorting die voluit als volgt geschreven wordt: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Deze omschrijving kan in het Nederlands worden vertaald met een lichtversterking die door een gestimuleerde uitzending van straling tot strand wordt gebracht. Lasers zijn elektromagnetische stralingsbronnen. Het licht van deze stralingsbronnen wordt in een bijna evenwijdige bundel uitgezonden. De bundel moet licht uitstalen van een zeer hoge intensiteit. De breedte van de bundel is slechts een fractie van een millimeter. Hierdoor is de intensiteit van de lichtstaal op een zeer klein vlak gefocust. Deze intensiteit zorgt er voor dat er gesneden kan worden.

Waarvoor wordt een lasersnijder gebruikt?
De laser vormt een belangrijk onderdeel van de lasersnijmachine. Met de intensiteit van de laserstraal kan materiaal worden gesneden. Dit snijden gebeurd doordat het materiaal dat onder de laser wordt aangebracht smelt en verdampt door de enorme plaatselijke hitte van de laserstraal. Omdat de laser de lichtbundel slechts een fractie van een millimeter is kan een zeer dunne gleuf worden gemaakt in het materiaal. Lasersnijders worden gebruikt voor metalen platen en profielen. Er zijn specifieke machines voor het snijden van plaatmateriaal en het snijden van buizen. De laatste variant wordt ook wel een buizenlaser genoemd. Het snijden van metaal gebeurd met een vermogen vanaf 100 watt. Lasersnijden gebeurd zeer snel. Per minuut kan een lasersnijmachine ongeveer een halve meter metaal snijden. Dit is natuurlijk afhankelijk van de dikte van het metaal en het vermogen dat wordt gebruikt.

Naast metalen kunnen ook andere materialen doormiddel van een lasersnijder in de juiste vorm worden gebracht. Hierbij valt te denken aan glas, hout, textiel en een grote diversiteit aan kunststoffen. Voor het snijden van deze materialen is over het algemeen minder vermogen nodig dan voor het snijden van metaal. Over het algemeen is 12 watt voldoende voor het snijden van niet-metalen. Het snijden van niet-metalen gaat over het algemeen sneller dan het snijden van metalen. Per minuut kan wel tien meter kunststof worden doorgesneden met een lasersnijder.

Voordelen van lasersnijden
Lasersnijmachines kunnen complexe vormen uitsnijden. Deze worden in een computer voorgeprogrammeerd. De vormvrijheid van lasersnijmachines is zeer groot. Daarnaast kunnen ook producten worden gegrafeerd in een lasersnijmachine. Een ander belangrijk voordeel van lasersnijden is de snelheid waarmee gewerkt kan worden. Binnen een paar minuten kan doormiddel van een lasersnijmachine een complexe vorm uit plaatstaal worden gemaakt. daarnaast is de snede zeer nauwkeurig. Hierdoor ontstaat nauwelijks materiaalverlies. Een laser kan in het midden of op elke plek van de plaat beginnen met snijden. In een computerprogramma kan een berekening worden gemaakt hoeveel vormen er maximaal uit een plaat kunnen worden gehaald. Veel lasersnijmachines berekenen automatisch hoe de verschillende vormen als een soort puzzel uit een plaat moeten worden gehaald om het materiaalverlies zoveel mogelijk te beperken.