Subscriu-te a les nostres xarxes socials per a publicacions ràpides
Introducció al processament làser en la fabricació
La tecnologia de processament làser ha experimentat un ràpid desenvolupament i s'utilitza àmpliament en diversos camps, com ara l'aeroespacial, l'automoció, l'electrònica i 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 metàl·lics
L'aplicació principal del processament làser en l'última dècada ha estat en materials metàl·lics, incloent-hi el tall, la soldadura i el revestiment. Tanmateix, el camp s'està expandint a materials no metàl·lics com ara tèxtils, vidre, plàstics, polímers i ceràmica. Cadascun d'aquests materials obre oportunitats en diverses indústries, tot i que ja tenen tècniques de processament establertes (Yumoto et al., 2017).
Reptes i innovacions en el processament làser del vidre
El vidre, amb les seves àmplies aplicacions en indústries com l'automoció, la construcció i l'electrònica, representa una àrea important per al processament amb làser. Els mètodes tradicionals de tall de vidre, que impliquen eines d'aliatge dur o de diamant, estan limitats per la baixa eficiència i les vores rugoses. En canvi, el tall amb làser ofereix una alternativa més eficient i precisa. Això és especialment evident en indústries com la fabricació de telèfons intel·ligents, on el tall amb làser s'utilitza per a cobertes de lents de càmera i pantalles 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 a causa de la seva naturalesa fràgil. Tanmateix, les tècniques làser avançades com el gravat làser de femtosegons han permès el processament de precisió d'aquests materials (Sun i 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. S'han analitzat els làsers que emeten en zones ultraviolades, visibles, infrarojes properes i distants per la seva densitat de potència crítica per a la fusió i l'evaporació (Lazov, Angelov i Teirumnieks, 2019).
Diverses aplicacions basades en longituds d'ona
L'elecció de la longitud d'ona del làser no és arbitrària, sinó que depèn en gran mesura de les propietats del material i del resultat desitjat. Per exemple, els làsers UV (amb longituds d'ona més curtes) són excel·lents per al gravat de precisió i el micromecanitzat, ja que poden produir detalls més fins. Això els fa ideals per a les indústries dels semiconductors i la microelectrònica. En canvi, els làsers infrarojos són més eficients per al processament de materials més gruixuts a causa de les seves capacitats de penetració més profunda, cosa que els fa adequats per a aplicacions industrials pesades. (Majumdar i Manna, 2013). De la mateixa manera, els làsers verds, que normalment funcionen 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 particularment eficaços en microelectrònica per a tasques com el patronatge 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 diversos materials, inclosos plàstics i metalls, on es desitja un alt contrast i un dany superficial mínim. Aquesta adaptabilitat dels làsers verds subratlla la importància de la selecció de la longitud d'ona en la tecnologia làser, garantint resultats òptims per a materials i aplicacions específics.
ElLàser verd de 525 nmés un tipus específic de tecnologia làser caracteritzada per la seva emissió de llum verda distintiva a la longitud d'ona de 525 nanòmetres. Els làsers verds d'aquesta longitud d'ona troben aplicacions en la fotocoagulació retiniana, on la seva alta potència i precisió són beneficioses. També són potencialment útils en el processament de materials, especialment en camps que requereixen un processament precís i amb un impacte tèrmic mínim..El desenvolupament de díodes làser verds en substrat de GaN de pla c cap a longituds d'ona més llargues, a 524–532 nm, marca un avenç significatiu en la tecnologia làser. Aquest desenvolupament és crucial per a aplicacions que requereixen característiques de longitud d'ona específiques.
Fonts làser d'ona contínua i modelitzades
Per al dopatge làser de cèl·lules solars d'emissor selectiu es consideren fonts làser d'ona contínua (CW) i quasi-CW modelitzades a diverses longituds d'ona com l'infraroig proper (NIR) a 1064 nm, el verd a 532 nm i l'ultraviolat (UV) a 355 nm. Les diferents longituds d'ona tenen implicacions per a l'adaptabilitat i l'eficiència de la fabricació (Patel et al., 2011).
Làsers d'excímer per a materials de banda ampla
Els làsers excímers, que operen a una longitud d'ona UV, són adequats per processar materials de banda prohibida ampla com el vidre i el polímer reforçat amb fibra de carboni (CFRP), oferint una alta precisió i un impacte tèrmic mínim (Kobayashi et al., 2017).
Làsers Nd:YAG per a aplicacions industrials
Els làsers Nd:YAG, amb la seva adaptabilitat pel que fa a l'afinació de la 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 al gravat profund en metalls, mentre que la longitud d'ona de 532 nm proporciona un 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 1064 nm
Soldadura làser de fibra d'alta potència
Els làsers amb longituds d'ona properes als 1000 nm, que posseeixen una bona qualitat de feix i alta potència, s'utilitzen en la soldadura làser de forats de pany per a metalls. Aquests làsers vaporitzen i fonen materials de manera eficient, produint soldadures d'alta qualitat (Salminen, Piili i Purtonen, 2010).
Integració del processament làser amb altres tecnologies
La integració del processament làser amb altres tecnologies de fabricació, com ara el revestiment i el fresat, ha donat lloc a sistemes de producció més eficients i versàtils. Aquesta integració és particularment beneficiosa en indústries com la fabricació d'eines i matrius i la reparació de motors (Nowotny et al., 2010).
Processament làser en camps emergents
L'aplicació de la tecnologia làser s'estén a camps emergents com les indústries dels semiconductors, les pantalles i les pel·lícules primes, oferint noves capacitats i millorant les propietats dels materials, la precisió del producte i el rendiment dels dispositius (Hwang et al., 2022).
Tendències futures en el processament làser
Els futurs desenvolupaments en la tecnologia de processament làser se centren en noves tècniques de fabricació, la millora de les qualitats dels productes, l'enginyeria de components multimaterials integrats i la millora dels beneficis econòmics i procedimentals. Això inclou la fabricació ràpida amb làser d'estructures amb porositat controlada, la soldadura híbrida i el tall de perfils làser de làmines metàl·liques (Kukreja et al., 2013).
La tecnologia de processament làser, amb les seves diverses aplicacions i innovacions contínues, està donant forma al futur de la fabricació i el processament de materials. La seva versatilitat i precisió la converteixen en una eina indispensable en diverses indústries, superant els límits dels mètodes de fabricació tradicionals.
Lazov, L., Angelov, N., i Teirumnieks, E. (2019). MÈTODE PER A L'ESTIMACIÓ PRELIMINAR DE LA DENSITAT DE POTÈNCIA CRÍTICA EN PROCESSOS TECNOLÒGICS LÀSER.MEDI AMBIENT. TECNOLOGIES. RECURSOS. Actes de la Conferència Internacional Científica i Pràctica. Enllaç
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., i Bovatsek, J. (2011). Fabricació a alta velocitat de cèl·lules solars d'emissor selectiu amb dopatge làser utilitzant fonts làser d'ona contínua (CW) de 532 nm i quasi-CW modelitzades.Enllaç
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J. i Mizoguchi, H. (2017). Processament làsers DUV d'alta potència per a vidre i CFRP.Enllaç
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., i Kim, K.-S. (1999). Duplicació eficient de la freqüència intracavitat a partir d'un làser Nd:YAG de díode reflector difusiu bombat lateralment utilitzant un cristall KTP.Enllaç
Salminen, A., Piili, H. i Purtonen, T. (2010). Les característiques de la soldadura làser de fibra d'alta potència.Actes de la Institució d'Enginyers Mecànics, Part C: Revista de Ciències de l'Enginyeria Mecànica, 224, 1019-1029.Enllaç
Majumdar, J., i Manna, I. (2013). Introducció a la fabricació de materials assistida per làser.Enllaç
Gong, S. (2012). Investigacions i aplicacions de la tecnologia avançada de processament làser.Enllaç
Yumoto, J., Torizuka, K., i Kuroda, R. (2017). Desenvolupament d'un banc de proves i una base de dades per a la fabricació amb làser per al processament de materials amb làser.La Revista d'Enginyeria Làser, 45, 565-570.Enllaç
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j. i Hong, M. (2019). Avenços en la tecnologia de monitorització in situ per al processament làser.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. Enllaç
Sun, H., i Flores, K. (2010). Anàlisi microestructural d'un vidre metàl·lic a granel basat en Zr processat amb làser.Transaccions Metal·lúrgiques i de Materials A. Enllaç
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., i Beyer, E. (2010). Cel·la làser integrada per a la combinació de revestiment i fresat làser.Automatització de muntatge, 30(1), 36-38.Enllaç
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., i Rao, BT (2013). Tècniques emergents de processament de materials làser per a futures aplicacions industrials.Enllaç
Hwang, E., Choi, J., i Hong, S. (2022). Processos emergents de buit assistits per làser per a la fabricació d'ultraprecisió i alt rendiment.Nanoescala. Enllaç
Data de publicació: 18 de gener de 2024