Rozšiřující se role laserového zpracování v kovech, skle a jinde

Přihlaste se k odběru našich sociálních sítí a získejte rychlý příspěvek

Úvod do laserového zpracování ve výrobě

Technologie laserového zpracování zaznamenala rychlý vývoj a je široce používána v různých oblastech, jako je letecký průmysl, automobilový průmysl, elektronika a další.Hraje významnou roli ve zlepšování kvality produktů, 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 byla v kovových materiálech, včetně řezání, svařování a plátování.Oblast se však rozšiřuje 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 et al., 2017).

Výzvy a inovace v laserovém zpracování skla

Sklo se svými širokými aplikacemi v průmyslových odvětvích, jako je automobilový průmysl, stavebnictví a elektronika, představuje významnou oblast pro laserové zpracování.Tradiční metody řezání skla, které zahrnují nástroje z tvrdé slitiny nebo diamantové nástroje, jsou omezeny nízkou účinností a drsnými hranami.Naproti tomu řezání laserem nabízí efektivnější a přesnější alternativu.To je zvláště patrné v odvětvích, jako je výroba smartphonů, kde se laserové řezání používá pro kryty čoček fotoaparátů a velké obrazovky (Ding et al., 2019).

Laserové zpracování vysoce hodnotných typů skla

Různé typy skla, jako je optické sklo, křemenné sklo a safírové sklo, představují jedinečné výzvy kvůli jejich křehkosti.Pokročilé laserové techniky, jako je leptání femtosekundovým laserem, 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 tání a vypařování (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).

Různé aplikace založené na vlnových délkách

Volba vlnové délky laseru není libovolná, ale velmi závisí na vlastnostech materiálu a požadovaném výsledku.Například UV lasery (s kratšími vlnovými délkami) jsou vynikající pro přesné gravírování a mikroobrábění, protože dokážou produkovat jemnější detaily.Díky tomu jsou ideální pro polovodičový a mikroelektronický průmysl.Naproti tomu infračervené lasery jsou účinnější pro zpracování tlustších materiálů díky jejich schopnosti hlubšího průniku, takže jsou vhodné pro těžké průmyslové aplikace.(Majumdar & Manna, 2013). Podobně zelené lasery, které obvykle pracují na vlnové délce 532 nm, nacházejí své místo v aplikacích vyžadujících vysokou přesnost s minimálním tepelným dopadem.Jsou zvláště účinné v mikroelektronice pro úkoly, jako je vzorování obvodů, v lékařských aplikacích pro postupy, jako je fotokoagulace, a v sektoru obnovitelné 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 volby vlnové délky v laserové technologii, která zajišťuje optimální výsledky pro konkrétní materiály a aplikace.

The525nm zelený laserje specifický typ laserové technologie, který se vyznačuje výrazným vyzařováním zeleného světla o vlnové délce 525 nanometrů.Zelené lasery na této vlnové délce nacházejí uplatnění při 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 při 524–532 nm znamená významný pokrok v laserové technologii.Tento vývoj je zásadní pro aplikace vyžadující specifické charakteristiky vlnové délky

Laserové zdroje s kontinuální vlnou a uzamčeným modelem

Pro solární články se selektivním emitorem laserového dopování se uvažují laserové zdroje s kontinuální vlnou (CW) a kvazi-CW laserové zdroje na různých vlnových délkách, jako je blízké infračervené (NIR) při 1064 nm, zelené při 532 nm a ultrafialové (UV) při 355 nm.Různé vlnové délky mají vliv na přizpůsobivost a efektivitu výroby (Patel et al., 2011).

Excimerové lasery pro širokopásmové materiály

Excimerové lasery, pracující na vlnové délce UV záření, jsou vhodné pro zpracování materiálů se širokým pásmem, jako je sklo a polymer vyztužený uhlíkovými vlákny (CFRP), nabízejí vysokou přesnost a minimální tepelný dopad (Kobayashi et al., 2017).

Nd:YAG lasery pro průmyslové aplikace

Nd:YAG lasery se svou přizpůsobivostí z hlediska ladění vlnových délek nacházejí uplatnění v široké škále aplikací.Jejich schopnost pracovat při 1064 nm i 532 nm umožňuje flexibilitu při zpracování různých materiálů.Například vlnová délka 1064 nm je ideální pro hluboké rytí do kovů, zatímco vlnová délka 532 nm poskytuje vysoce kvalitní povrchové rytí na plastech a pokovených kovech. (Moon et al., 1999).

→ Související produkty:CW diodami čerpaný pevnolátkový laser s vlnovou délkou 1064nm

Vysoce výkonné vláknové laserové svařování

Lasery s vlnovými délkami blízkými 1000 nm, které mají dobrou kvalitu paprsku a vysoký výkon, se používají při laserovém svařování kovů pomocí klíčové dírky.Tyto lasery účinně odpařují a taví materiály a vytvářejí vysoce kvalitní svary (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).

Integrace laserového zpracování s dalšími technologiemi

Integrace laserového zpracování s dalšími výrobními technologiemi, jako je plátování a frézování, vedla k efektivnějším a všestrannějším výrobním systémům.Tato integrace je zvláště výhodná v odvětvích, jako je výroba nástrojů a zápustek a opravy motorů (Nowotny et al., 2010).

Laserové zpracování v nově vznikajících oblastech

Aplikace laserové technologie se rozšiřuje do nově vznikajících oblastí, jako je průmysl polovodičů, displejů a tenkých filmů, a nabízí nové možnosti a zlepšující vlastnosti materiálů, přesnost produktu a výkon zařízení (Hwang et al., 2022).

Budoucí trendy v laserovém zpracování

Budoucí vývoj v technologii laserového zpracování se zaměří na nové výrobní techniky, zlepšení kvality produktů, konstrukci integrovaných multimateriálových komponent a zvýšení ekonomických a procedurálních výhod.To zahrnuje laserovou rychlou výrobu struktur s řízenou pórovitostí, hybridní svařování a laserové profilové řezání plechů (Kukreja et al., 2013).

Technologie laserového zpracování se svými rozmanitými aplikacemi a neustálými inovacemi utváří budoucnost výroby a zpracování materiálů.Jeho všestrannost a přesnost z něj činí nepostradatelný nástroj v různých průmyslových odvětvích, který posouvá hranice tradičních výrobních metod.

Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019).METODA PŘEDBĚŽNÉHO ODHADU KRITICKÉ HUSTOTY VÝKONU V LASEROVÝCH TECHNOLOGICKÝCH PROCETECH.ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ.TECHNOLOGIE.ZDROJE.Sborník příspěvků z mezinárodní vědecké a praktické konference. Odkaz
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011).Vysokorychlostní výroba solárních článků se selektivním emitorem laserového dopingu pomocí 532nm kontinuálních vln (CW) a kvazi-CW laserových zdrojů s uzamčením modelu.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 intrakavitální zdvojnásobení frekvence z difuzního Nd:YAG laseru s diodou typu reflektoru s bočním čerpadlem pomocí KTP krystalu.Odkaz
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010).Charakteristika vysokovýkonného vláknového laserového svařování.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 224, 1019-1029.Odkaz
Majumdar, J., & Manna, I. (2013).Úvod do laserem asistované výroby materiálů.Odkaz
Gong, S. (2012).Výzkum a aplikace pokročilé technologie laserového zpracování.Odkaz
Yumoto, J., Torizuka, K., & Kuroda, R. (2017).Vývoj laserového výrobního zkušebního 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 hromadného kovového skla na bázi Zr.Metalurgické a materiálové transakce A. Odkaz
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010).Integrovaný laserový článek pro kombinované laserové plátování a frézování.Automatizace montáže, 30(1), 36-38.Odkaz
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013).Vznikající laserové techniky zpracování materiálů pro budoucí průmyslové aplikace.Odkaz
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022).Rozvíjející se vakuové procesy za pomoci laseru pro ultra přesnou výrobu s vysokým výnosem.Nanoměřítko. Odkaz

 

Související novinky
>> Související obsah

Čas odeslání: 18. ledna 2024