Subscriviu -vos a les nostres xarxes socials per a la publicació ràpida
Introducció al processament làser en la fabricació
La tecnologia de processament de làser ha experimentat un desenvolupament ràpid i s’utilitza àmpliament en diversos camps, com ara aeroespacial, automoció, electrònica i molt més. Té un paper important en la millora de la qualitat del producte, la productivitat laboral i l’automatització, alhora que redueix la contaminació i el consum de materials (Gong, 2012).
Processament làser en materials metàl·lics i no metalls
L’aplicació principal del processament làser de l’última dècada ha estat en materials metàl·lics, inclosos el tall, la soldadura i el revestiment. Tot i això, el camp s’està expandint en materials no metalls com els tèxtils, el vidre, els plàstics, els polímers i la ceràmica. Cadascun d’aquests materials obre oportunitats en diverses indústries, tot i que ja han establert tècniques de processament (Yumoto et al., 2017).
Reptes i innovacions en el processament làser de vidre
El vidre, amb les seves àmplies aplicacions en indústries com l’automoció, la construcció i l’electrònica, representa una àrea significativa per al processament làser. Els mètodes tradicionals de tall de vidre, que impliquen eines dures d’aliatge o diamants, estan limitats per una baixa eficiència i les vores rugoses. En canvi, el tall de làser ofereix una alternativa més eficient i precisa. Això és especialment evident en indústries com la fabricació de telèfons intel·ligents, on el tall làser s’utilitza per a cobertes de lents de càmera i pantalles de pantalla grans (Ding et al., 2019).
Processament làser de tipus de vidre d’alt valor
Diferents tipus de vidre, com el vidre òptic, el vidre de quars i el vidre de safir, presenten reptes únics per la seva naturalesa trencadissa. No obstant això, tècniques làser avançades com el gravat làser femtosegona han permès el processament de precisió d’aquests materials (Sun & Flores, 2010).
Influència de la longitud d'ona en els processos tecnològics làser
La longitud d’ona del làser influeix significativament en el procés, especialment per a materials com l’acer estructural. Els làsers que emeten a les zones infrarojos ultraviolades, visibles, properes i distants, s'han analitzat per la seva densitat de potència crítica per a la fusió i l'evaporació (Lazov, Angelov i Teirumnieks, 2019).
Aplicacions diverses basades en longituds d'ona
L’elecció de la longitud d’ona làser no és arbitrària, però depèn molt de les propietats del material i del resultat desitjat. Per exemple, els làsers UV (amb longituds d’ona més curtes) són excel·lents per a gravar i micromacinament de precisió, ja que poden produir detalls més fins. Això els fa ideals per a les indústries de semiconductors i microelectrònics. En canvi, els làsers d’infrarojos són més eficients per al processament de materials més gruixuts a causa de les seves capacitats de penetració més profundes, cosa que els fa adequats per a aplicacions industrials pesades. (Majumdar i Manna, 2013). De manera similar, els làsers verds, normalment operant a una longitud d’ona de 532 nm, troben el seu nínxol en aplicacions que requereixen una alta precisió amb un impacte tèrmic mínim. Són especialment efectius en la microelectrònica per a tasques com el patró de circuits, en aplicacions mèdiques per a procediments com la fotocoagulació i en el sector de les energies renovables per a la fabricació de cèl·lules solars. La longitud d’ona única dels làsers verds també els fa adequats per marcar i gravar materials diversos, inclosos plàstics i metalls, on es volen un contrast elevat i un dany mínim superficial. Aquesta adaptabilitat dels làsers verds subratlla la importància de la selecció de longitud d’ona en la tecnologia làser, garantint resultats òptims per a materials i aplicacions específiques.
El525nm làser verdés un tipus específic de tecnologia làser caracteritzada per la seva diferent emissió de llum verda a la longitud d’ona de 525 nanòmetres. Els làsers verds en aquesta longitud d’ona troben aplicacions a la fotocoagulació de la retina, on la seva gran potència i precisió són beneficioses. També són potencialment útils en el processament de materials, especialment en camps que requereixen un processament d’impacte tèrmic precís i mínim.El desenvolupament de díodes làser verd en un substrat GaN del pla C a longituds d'ona més llargues a 524-532 NM marca un avenç important en la tecnologia làser. Aquest desenvolupament és crucial per a aplicacions que requereixen característiques específiques de longitud d’ona
Ona contínua i fonts làser modelades
Es considera que les fonts de làser quasi-cw modelades i les modelades quasi-cw a diverses longituds d'ona com ara infraroig proper (NIR) a 1064 nm, verd a 532 nm i ultravioletes (UV) a 355 nm es consideren per a les cèl·lules solars emissores selectives de làser. Diferents longituds d’ona tenen implicacions per a l’adaptabilitat i l’eficiència de la fabricació (Patel et al., 2011).
Làsers excimer per a materials de bretxa de banda ampla
Els làsers excimers, que funcionen a una longitud d’ona UV, són adequats per processar materials de banda ampla com el vidre i el polímer reforçat amb fibra de carboni (CFRP), que ofereixen una alta precisió i un impacte tèrmic mínim (Kobayashi et al., 2017).
ND: YAG Lasers per a aplicacions industrials
ND: Els làsers YAG, amb la seva adaptabilitat en termes d’afinació de longitud d’ona, s’utilitzen en una àmplia gamma d’aplicacions. La seva capacitat per operar tant a 1064 nm com a 532 nm permet flexibilitat en el processament de diferents materials. Per exemple, la longitud d’ona de 1064 nm és ideal per gravar profundament en metalls, mentre que la longitud d’ona de 532 nm proporciona gravat superficial d’alta qualitat en plàstics i metalls recoberts. (Moon et al., 1999).
→ Productes relacionats ：Làser d'estat sòlid bombat per díode CW amb longitud d'ona de 1064nm
Soldadura làser de fibra d’alta potència
Els làsers amb longituds d'ona properes a 1000 nm, que posseeixen una bona qualitat del feix i una gran potència, s'utilitzen en soldadura làser de forats per a metalls. Aquests làsers vaporitzen de manera eficient i fonen materials, produint soldadures de gran qualitat (Salminen, Piili i Purtonen, 2010).
Integració del processament làser amb altres tecnologies
La integració del processament làser amb altres tecnologies de fabricació, com el revestiment i el fresat, ha comportat sistemes de producció més eficients i versàtils. Aquesta integració és particularment beneficiosa en indústries com la fabricació d’eines i les matrius i la reparació del motor (Nowotny et al., 2010).
Processament làser en camps emergents
L’aplicació de la tecnologia làser s’estén a camps emergents com les indústries de semiconductor, visualització i cinema primes, que ofereixen noves capacitats i milloren les propietats de materials, la precisió del producte i el rendiment del dispositiu (Hwang et al., 2022).
Tendències futures en el processament làser
Els futurs desenvolupaments en la tecnologia de processament de làser es centren en noves tècniques de fabricació, millorant les qualitats del producte, en enginyeria components multimaterials integrats en enginyeria i millorar els avantatges econòmics i procedimentals. Inclou la fabricació ràpida làser d’estructures amb porositat controlada, soldadura híbrida i tall de perfil làser de làmines metàl·liques (Kukreja et al., 2013).
La tecnologia de processament de làser, amb les seves diverses aplicacions i innovacions contínues, està configurant el futur de la fabricació i el processament de materials. La seva versatilitat i precisió la converteixen en una eina indispensable en diverses indústries, impulsant els límits dels mètodes de fabricació tradicionals.
Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). Mètode per a l'estimació preliminar de la densitat de potència crítica en els processos tecnològics làser.Entorn. Tecnologies. Recursos. Actes de la Conferència Científica i Pràctica Internacional. Baula
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). Fabricació d’alta velocitat de dopatge làser Cèl·lules solars d’emissor selectiu mitjançant ona contínua de 532nm (CW) i fonts làser quasi-CW modelat.Baula
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., & Mizoguchi, H. (2017). Processament de làsers d'alta potència DUV per a vidre i CFRP.Baula
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S. (1999). Freqüència intracavitat eficient que es duplica a partir d’un díode difús de díode de tipus refusat ND: làser YAG amb un cristall KTP.Baula
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). Les característiques de la soldadura làser de fibra d’alta potència.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 224, 1019-1029.Baula
Majumdar, J., i Manna, I. (2013). Introducció a la fabricació assistida per làser de materials.Baula
Gong, S. (2012). Investigacions i aplicacions de la tecnologia avançada de processament de làser.Baula
Yumoto, J., Torizuka, K., & Kuroda, R. (2017). Desenvolupament d’un llit de prova i base de dades de fabricació de làser per a processament de material làser.La revisió de Laser Engineering, 45, 565-570.Baula
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-J., & Hong, M. (2019). Avenços en la tecnologia de control in situ per al processament de làser.Scientia Sinica Physica, Mechanica i Astronomica. Baula
Sun, H., & Flores, K. (2010). Anàlisi microestructural d’un vidre metàl·lic a granel basat en ZR basat en làser.Transaccions metal·lúrgiques i materials a. Baula
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). Cèl·lula làser integrada per al revestiment i el fresat de làser combinats.Automatització de muntatge, 30(1), 36-38.Baula
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). Tècniques de processament de materials làser emergents per a futures aplicacions industrials.Baula
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). Processos emergents de buit assistits per làser per a la fabricació d’alt rendiment i d’alt rendiment.Nanoescala. Baula
Posat: 18 de gener de 2014