Optimization of Parameters for the Cutting of Wood-Based Materials by a CO2 Laser

Abstract

This article deals with the laser cutting of wood and wood composites. The laser cutting of wood and wood composites is widely accepted and used by the wood industry (due to its many advantages compared to, e.g., saw cutting). The goal of this research was to optimize the cutting parameters of spruce wood (Pices abies L.) by a low-power CO2 laser. The influence of three factors was investigated, namely, the effect of the laser power (100 and 150 W), cutting speed (3, 6, and 9 mm·s−1), and number of annual rings (3–11) on the width of the cutting kerf on the top board, on the width of the cutting kerf on the bottom board, on the ratio of the cutting kerf width on the top and bottom of the board, on the width of the heat-affected area on both sides of the cutting kerf (this applies to the top and bottom of the board), and on the degree of charring. Analysis of variance (ANOVA) and correlation and regression analysis were used for developing a linear regression model without interactions and a quadratic regression model with quadratic interactions. Based on the developed models, the optimization of parameter settings of the investigated process was performed in order to achieve the final kerf quality. The improvement in the quality of the part ranged from 3% to more than 30%. The results were compared with other research dealing with the laser cutting of wood and wood composites.

Endüstriyel ürün imalatında kullanılan bazı ahşap türlerinin CNC lazerle işlenebilme performanslarının araştırılması

“…Bu çalışmadaki sedir masifinin, göknar ve sarıçama göre yoğunluğa oranla daha az lazer kesim performansı göstermesinin nedeninin, içerisinde bolca bulunan ve yoğunluğunu oldukça artıran ekstraktif kimyasal maddelerle, lazer ışının yetersiz reaksiyonundan kaynaklanabileceği değerlendirilmektedir. Ahşap türlerinin yoğunluk ile lazer kesim derinliği arasındaki ters orantı ilişkisinin doğruluğu, literatürdeki birçok çalışmada da tespit edilmiştir [10,12,14]. Ancak bu ilişkinin her ahşap türü için sayısal olarak aynı oranda olduğu söylenemez.…”

“…Bu konu ile ilgili literatürdeki bazı çalışmalar incelenmiştir. Kontrplakların farklı kesme koşulları altında lazerle kesilmesine odak uzaklığı, kesme hızı ve gücüne ait en uygun kesme parametreleri [9], lazer gaz ve hava basıcının lazer kesime etkisi [10], lazerle ahşap işlemeye ışın gücü, mod, polarizasyon ve stabilite, optik yönleri, odak noktasının konumu, besleme hızı, gaz püskürtme destek sistemi ve iş parçası kalınlığı, malzeme yoğunluğu ve nem içeriğinin etkileri [11], lazer gücünün, kesme hızının ve yıllık halka sayısının kesme çentiğinin üst ve alt notlardaki çentik genişliğine etkisi [12], farklı lazer güç ve hız kombinasyonlarının, bazı ahşap ve ahşap esaslı kompozit malzemelerinin lazer oyma (kazıma) özellikleri [13], konularında araştırmalar yapılmıştır. Ancak bu çalışmalardaki bulgu ve açıklamalar çoğu zaman, kullanılan malzeme yönünden tekil kalarak, Şekil 1.…”

Prediction of Mechanical Properties of Artificially Weathered Wood by Color Change and Machine Learning

“…The surface color is affected when the wood is used in applications that cause changes to its chemical composition, such as through thermal treatment, or ultraviolet (UV) or laser irradiation [ 20 , 21 ]. The color change has been shown to be a quality indicator for thermally modified timber (TMT) [ 22 , 23 ].…”

Color Classification and Texture Recognition System of Solid Wood Panels

“…The K-means unsupervised learning method was used to realize the color clustering of solid wood panels. The K-means clustering algorithm is usually used when we have unlabeled data (without defined categories) and it clusters the given data into K-clusters based on the K-centroids [25]. Then, the influence of different color characteristics on the clustering results was analyzed to find the best feature combination.…”