Přihlaste se k odběru našich sociálních médií pro rychlé zveřejnění
Úvod do laserového zpracování ve výrobě
Technologie laserového obrábění zaznamenala rychlý rozvoj a je široce používána v různých oblastech, jako je letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl, elektronika a další. Hraje významnou roli ve zlepšování kvality výrobků, produktivity práce a automatizace a zároveň snižuje znečištění a spotřebu materiálu (Gong, 2012).
Laserové zpracování kovů a nekovových materiálů
Primární aplikace laserového zpracování v posledním desetiletí byly v kovových materiálech, včetně řezání, svařování a opláštění. Tato oblast se však rozšiřuje i do nekovových materiálů, jako jsou textilie, sklo, plasty, polymery a keramika. Každý z těchto materiálů otevírá příležitosti v různých průmyslových odvětvích, ačkoli již mají zavedené techniky zpracování (Yumoto a kol., 2017).
Výzvy a inovace v laserovém zpracování skla
Sklo se svým širokým uplatněním v odvětvích, jako je automobilový průmysl, stavebnictví a elektronika, představuje významnou oblast pro laserové zpracování. Tradiční metody řezání skla, které využívají nástroje z tvrdých slitin nebo diamantů, jsou omezeny nízkou účinností a drsnými hranami. Naproti tomu laserové řezání nabízí efektivnější a přesnější alternativu. To je zvláště patrné v odvětvích, jako je výroba chytrých telefonů, kde se laserové řezání používá pro kryty objektivů fotoaparátů a velké obrazovky displejů (Ding a kol., 2019).
Laserové zpracování vysoce hodnotných druhů skla
Různé typy skla, jako je optické sklo, křemenné sklo a safírové sklo, představují specifické problémy kvůli své křehké povaze. Pokročilé laserové techniky, jako je femtosekundové laserové leptání, však umožnily přesné zpracování těchto materiálů (Sun & Flores, 2010).
Vliv vlnové délky na laserové technologické procesy
Vlnová délka laseru významně ovlivňuje proces, zejména u materiálů, jako je konstrukční ocel. Lasery emitující v ultrafialové, viditelné, blízké a vzdálené infračervené oblasti byly analyzovány z hlediska jejich kritické hustoty výkonu pro tavení a odpařování (Lazov, Angelov a Teirumnieks, 2019).
Různorodé aplikace založené na vlnových délkách
Volba vlnové délky laseru není libovolná, ale silně závisí na vlastnostech materiálu a požadovaném výsledku. Například UV lasery (s kratšími vlnovými délkami) jsou vynikající pro přesné gravírování a mikroobrábění, protože dokáží vytvářet jemnější detaily. Díky tomu jsou ideální pro polovodičový a mikroelektronický průmysl. Naproti tomu infračervené lasery jsou účinnější pro zpracování silnějších materiálů díky své hlubší penetrační schopnosti, což je činí vhodnými pro těžké průmyslové aplikace. (Majumdar & Manna, 2013). Podobně zelené lasery, typicky pracující na vlnové délce 532 nm, nacházejí své místo v aplikacích vyžadujících vysokou přesnost s minimálním tepelným dopadem. Jsou obzvláště účinné v mikroelektronice pro úkoly, jako je vytváření obvodů, v lékařských aplikacích pro postupy, jako je fotokoagulace, a v sektoru obnovitelných zdrojů energie pro výrobu solárních článků. Jedinečná vlnová délka zelených laserů je také činí vhodnými pro značení a gravírování různých materiálů, včetně plastů a kovů, kde je požadován vysoký kontrast a minimální poškození povrchu. Tato přizpůsobivost zelených laserů podtrhuje důležitost výběru vlnové délky v laserové technologii a zajišťuje optimální výsledky pro specifické materiály a aplikace.
Ten/Ta/To525nm zelený laserje specifický typ laserové technologie charakterizovaný výraznou emisí zeleného světla o vlnové délce 525 nanometrů. Zelené lasery na této vlnové délce nacházejí uplatnění ve fotokoagulaci sítnice, kde je výhodný jejich vysoký výkon a přesnost. Jsou také potenciálně užitečné při zpracování materiálů, zejména v oblastech, které vyžadují přesné zpracování s minimálním tepelným dopadem..Vývoj zelených laserových diod na substrátu GaN v rovině c směrem k delším vlnovým délkám v rozsahu 524–532 nm představuje významný pokrok v laserové technologii. Tento vývoj je klíčový pro aplikace vyžadující specifické vlnové charakteristiky.
Zdroje kontinuálních a modelově synchronizovaných laserů
Pro laserové dopování solárních článků se selektivním zářičem se zvažují laserové zdroje s kontinuální vlnou (CW) a kvazi-CW synchronizací s modelem na různých vlnových délkách, jako je blízká infračervená oblast (NIR) při 1064 nm, zelená oblast při 532 nm a ultrafialová oblast (UV) při 355 nm. Různé vlnové délky mají vliv na adaptabilitu a účinnost výroby (Patel a kol., 2011).
Excimerové lasery pro materiály s širokopásmovou mezerou
Excimerové lasery pracující na UV vlnové délce jsou vhodné pro zpracování materiálů se širokým zakázaným pásmem, jako je sklo a polymery vyztužené uhlíkovými vlákny (CFRP), a nabízejí vysokou přesnost a minimální tepelný dopad (Kobayashi et al., 2017).
Nd:YAG lasery pro průmyslové aplikace
Nd:YAG lasery se díky své přizpůsobivosti z hlediska ladění vlnové délky používají v široké škále aplikací. Jejich schopnost pracovat na vlnových délkách 1064 nm i 532 nm umožňuje flexibilitu při zpracování různých materiálů. Například vlnová délka 1064 nm je ideální pro hluboké gravírování kovů, zatímco vlnová délka 532 nm poskytuje vysoce kvalitní gravírování povrchů plastů a povlakovaných kovů (Moon a kol., 1999).
→Související produkty：CW diodově buzený pevnolátkový laser s vlnovou délkou 1064 nm
Vysoce výkonné vláknové laserové svařování
Lasery s vlnovými délkami blízkými 1000 nm, které disponují dobrou kvalitou paprsku a vysokým výkonem, se používají při svařování kovů klíčovým laserem. Tyto lasery efektivně odpařují a taví materiály, čímž vytvářejí vysoce kvalitní svary (Salminen, Piili a Purtonen, 2010).
Integrace laserového zpracování s dalšími technologiemi
Integrace laserového obrábění s dalšími výrobními technologiemi, jako je plátování a frézování, vedla k efektivnějším a všestrannějším výrobním systémům. Tato integrace je obzvláště výhodná v odvětvích, jako je výroba nástrojů a zápustek a opravy motorů (Nowotny a kol., 2010).
Laserové zpracování v rozvíjejících se oborech
Aplikace laserové technologie se rozšiřuje do nově vznikajících oblastí, jako je polovodičový průmysl, výroba displejů a tenkých vrstev, a nabízí nové možnosti a zlepšuje vlastnosti materiálů, přesnost produktů a výkon zařízení (Hwang a kol., 2022).
Budoucí trendy v laserovém zpracování
Budoucí vývoj v oblasti technologií laserového obrábění se zaměřuje na nové výrobní techniky, zlepšování vlastností výrobků, konstrukci integrovaných vícemateriálových komponent a zvyšování ekonomických a procesních výhod. Patří sem rychlá laserová výroba struktur s řízenou porézností, hybridní svařování a laserové profilové řezání kovových plechů (Kukreja et al., 2013).
Technologie laserového obrábění se svými rozmanitými aplikacemi a neustálými inovacemi utváří budoucnost výroby a zpracování materiálů. Díky své všestrannosti a přesnosti je nepostradatelným nástrojem v různých odvětvích a posouvá hranice tradičních výrobních metod.
Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). METODA PRO PŘEDBĚŽNÝ ODHAD KRITICKÉ HUSTOTY VÝKONU V LASEROVÝCH TECHNOLOGICKÝCH PROCESÍCH.ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ. TECHNOLOGIE. ZDROJE. Sborník z mezinárodní vědeckopraktické konference. Odkaz
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). Vysokorychlostní výroba solárních článků se selektivním emitorem a dopováním laserem s využitím laserových zdrojů s kontinuální vlnou (CW) o vlnové délce 532 nm a modelově synchronizovaných kvazi-CW.Odkaz
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., & Mizoguchi, H. (2017). Zpracování skla a CFRP vysokovýkonnými lasery DUV.Odkaz
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S. (1999). Efektivní zdvojnásobení frekvence v dutině z difuzního reflektorového diodového Nd:YAG laseru s bočním buzením a použitím KTP krystalu.Odkaz
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). Charakteristika vysokovýkonného vláknového laserového svařování.Sborník Instituce strojních inženýrů, část C: Časopis pro strojírenskou vědu, 224, 1019-1029.Odkaz
Majumdar, J., & Manna, I. (2013). Úvod do laserové výroby materiálů.Odkaz
Gong, S. (2012). Výzkum a aplikace pokročilé technologie laserového zpracování.Odkaz
Yumoto, J., Torizuka, K. a Kuroda, R. (2017). Vývoj testovacího zařízení a databáze pro laserové zpracování materiálů.Recenze laserového inženýrství, 45, 565–570.Odkaz
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., & Hong, M. (2019). Pokroky v technologii monitorování in-situ pro laserové zpracování.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. Odkaz
Sun, H., & Flores, K. (2010). Mikrostrukturní analýza laserem zpracovaného kovového skla na bázi Zr.Metalurgické a materiálové transakce A. Odkaz
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S. a Beyer, E. (2010). Integrovaná laserová buňka pro kombinované laserové plátování a frézování.Automatizace montáže, 30(1), 36–38.Odkaz
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). Nově vznikající techniky laserového zpracování materiálů pro budoucí průmyslové aplikace.Odkaz
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). Nově vznikající laserové vakuové procesy pro ultra přesnou výrobu s vysokým výtěžkem.Nanoměřítko. Odkaz
Čas zveřejnění: 18. ledna 2024