חיתוך לייזר הוא טכנולוגיית עיבוד תרמי המבוססת על ההפרדה המדויקת המושגת באמצעות אינטראקציה של קרן לייזר וחומרים באנרגיה גבוהה{{0}. עיקרון הליבה שלה טמון בהמרה מבוקרת של אנרגיית אור וחום, הגורמת לחומר המקומי של חומר העבודה להימס במהירות, להתאדות או להגיע לנקודת ההצתה שלו. בעזרת זרימת גז עזר מוציאים את החומר המותך או האידוי וכך נוצר גרף רציף ונקי. טכנולוגיה זו משלבת ידע מדיסציפלינות מרובות כגון אופטיקה, תרמודינמיקה, מדעי החומרים ובקרה אוטומטית, ומאפשרת חיתוך-בדיוק ומהירות{5} גבוהה של חומרים מתכתיים ולא-מתכתיים כאחד.
יצירת לייזר מקורה בעקרון של פליטה מעוררת. בלייזר, המדיום הפועל (כגון סיב אופטי, גז CO₂ או גביש מוצק) עובר היפוך אוכלוסיה תחת עירור של מקור משאבה, ויוצר אזור רווח. כאשר פוטונים מתפשטים קדימה ואחורה בתוך חלל התהודה וגורמים לפליטה של יותר פוטונים מאותו תדר, פאזה וכיוון, נוצרת קרן לייזר- גבוהה, כיוונית מאוד וקוהרנטית מאוד. לאחר עיצוב ומיקוד על ידי מערכת אופטית, ניתן לדחוס את קרן הלייזר לכתם עדין במיוחד בקוטר של עשרות עד מאות מיקרומטרים, ובכך ליצור צפיפות אנרגיה גבוהה במיוחד על משטח העבודה.
במהלך תהליך החיתוך, קרן הלייזר הממוקדת מוקרנת אנכית או אלכסונית על פני החומר. אנרגיית האור הופכת במהירות לאנרגיית חום, מה שגורם לטמפרטורה של האזור הפגוע לעלות לנקודת ההיתוך של החומר או אפילו לנקודת הרתיחה תוך זמן קצר מאוד. בתנאים אלה, החומר המתכתי נמס או מתאדה, וחומרים מסוימים גם עוברים תגובות כימיות עם הגז המסייע (כגון חמצון אקסותרמי של פלדת פחמן באווירת חמצן), מה שמגביר עוד יותר את הכנסת האנרגיה. גז העזר (בדרך כלל חמצן, חנקן או אוויר דחוס) נפלט במהירות גבוהה דרך זרבובית קואקסיאלית. זה משרת שתי מטרות: ראשית, הוא מעיף את החומר המותך או האידוי מהפרק, ומונע מהסיגים להתעבות מחדש- בחתך; שנית, הוא מספק אנרגיה כימית נוספת בסביבת גז מחמצן, ומגדיל את קצב החיתוך.
איכות החיתוך והיעילות תלויות בהתאמה המתואמת של כוח הלייזר, איכות האלומה, מיקום נקודת המוקד, מהירות החיתוך וסוג ולחץ הגז המסייע. הכוח קובע את כמות האנרגיה הכוללת ליחידת זמן, בעוד שהמהירות משפיעה על משך האינטראקציה האנרגיה עם החומר; שניהם שולטים במשותף על כניסת החום לגרעין. מיקום נקודת המוקד משפיע על גודל הנקודה ועל התפלגות צפיפות האנרגיה, ובכך קובע את חדירת החיתוך ואת מורפולוגיית החתך-. המומנטום של הגז המסייע מסיר סיגים ויוצר אטמוספרה מגנה, מונע חמצון, שינוי צבע או זיהום חתך.
כל העיבוד נשלט במדויק על ידי מערכת CNC, השולטת במדויק על מסלול ופרמטרי התהליך של ראש הלייזר, ומשיגה מעקב-בדיוק גבוה של קווי מתאר דו-מימדיים או תלת-מימדיים מורכבים. ציוד חיתוך לייזר מודרני יכול לשלב גם חיישנים לניטור הסטת נקודת מוקד, תנודות כוח ושינויי לחץ גז בזמן אמת, תוך שימוש בבקרת לולאה סגורה- לתיקון בזמן והבטחת עקביות בעיבוד אצווה.
לסיכום, עקרון העבודה של חיתוך לייזר מבוסס על קרן לייזר בצפיפות -אנרגיה- גבוהה ככוח המניע הליבה. באמצעות צימוד רב-שדות של אור, חום וכוח, הוא משיג הסרת חומר מהירה ומקומית ומשלים עיצוב דיוק- גבוה תחת שליטה חכמה. עיקרון זה מעניק לחיתוך לייזר יכולת הסתגלות רחבה של חומרים וגמישות עיבוד מצוינת, מה שהופך אותו לבלתי ניתן להחלפה בייצור-מתקדם, מכשירים מדויקים וייצור מותאם אישית-גדולים.
