Subscriu-te a les nostres xarxes socials per a una publicació ràpida
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 aeroespacial, automoció, 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, inclosos el tall, la soldadura i el revestiment.Tanmateix, el camp s'està expandint cap a materials no metàl·lics com ara tèxtils, vidre, plàstics, polímers i ceràmiques.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 làser.Els mètodes tradicionals de tall de vidre, que inclouen eines d'aliatge dur o diamant, estan limitats per la baixa eficiència i les vores aspres.En canvi, el tall per làser ofereix una alternativa més eficient i precisa.Això és especialment evident en indústries com la fabricació de telèfons intel·ligents, on el tall per làser s'utilitza per a cobertes de lents de càmeres i pantalles grans (Ding et al., 2019).
Processament làser de tipus de vidre d'alt valor
Els 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 trencadissa.Tanmateix, les tècniques làser avançades com el gravat làser de femtosegons han permès un 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 en zones ultraviolada, visible, infraroja propera i llunyana 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 del 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 al gravat de precisió i el micromecanitzat, ja que poden produir detalls més fins.Això els fa ideals per a les indústries de semiconductors i 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, el que els fa adequats per a aplicacions industrials pesades.(Majumdar i Manna, 2013). De la mateixa manera, els làsers verds, que solen funcionar a una longitud d'ona de 532 nm, troben el seu nínxol en aplicacions que requereixen alta precisió amb un impacte tèrmic mínim.Són particularment efectius en microelectrònica per a tasques com el modelatge 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 demana un alt contrast i un dany superficial mínim.Aquesta adaptabilitat dels làsers verds subratlla la importància de la selecció de longituds d'ona en la tecnologia làser, assegurant resultats òptims per a materials i aplicacions específiques.
Ellàser verd de 525 nmés un tipus específic de tecnologia làser caracteritzat per la seva emissió de llum verda diferent a la longitud d'ona de 525 nanòmetres.Els làsers verds a aquesta longitud d'ona troben aplicacions en 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 verds al substrat de GaN del 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 específiques de longitud d'ona
Fonts làser d'ones contínues i modelades
Les fonts làser d'ona contínua (CW) i quasi-CW modelades a diverses longituds d'ona com l'infrarojo proper (NIR) a 1064 nm, el verd a 532 nm i l'ultraviolat (UV) a 355 nm es consideren per a les cèl·lules solars emissores selectives de dopatge làser.Les diferents longituds d'ona tenen implicacions per a l'adaptabilitat i l'eficiència de la fabricació (Patel et al., 2011).
Làsers excímers per a materials de banda ampla
Els làsers excímers, 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), 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 en termes d'afinació de la longitud d'ona, s'utilitzen en una àmplia gamma d'aplicacions.La seva capacitat d'operar tant a 1064 nm com a 532 nm permet una flexibilitat en el processament de diferents materials.Per exemple, la longitud d'ona de 1064 nm és ideal per al gravat profund sobre metalls, mentre que la longitud d'ona de 532 nm proporciona un gravat superficial d'alta qualitat sobre plàstics i metalls recoberts (Moon et al., 1999).
→ Productes relacionats:Làser d'estat sòlid bombat amb díode CW amb una 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 una gran potència, s'utilitzen en la soldadura làser per a metalls.Aquests làsers vaporitzen i fonen de manera eficient els materials, 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 especialment 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 de semiconductors, visualitzacions i pel·lícules primes, oferint noves capacitats i millorant les propietats dels materials, la precisió del producte i el rendiment del dispositiu (Hwang et al., 2022).
Tendències futures en processament làser
Els futurs desenvolupaments de la tecnologia de processament làser se centren en noves tècniques de fabricació, la millora de les qualitats del producte, l'enginyeria de components multimaterials integrats i la millora dels beneficis econòmics i procedimentals.Això inclou la fabricació ràpida per làser d'estructures amb porositat controlada, soldadura híbrida i 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 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, 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 Científica i Pràctica Internacional. Enllaç
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A. i Bovatsek, J. (2011).Fabricació d'alta velocitat de cèl·lules solars emissores selectives de dopatge làser utilitzant ones contínues (CW) de 532 nm i fonts làser quasi-CW modelades.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).Doblament eficient de la freqüència intracavitat a partir d'un làser Nd:YAG de bombeig lateral d'un díode reflector difusiu mitjançant un cristall KTP.Enllaç
Salminen, A., Piili, H. i 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.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 de fabricació làser i una base de dades per al processament de materials amb làser.The Review of Laser Engineering, 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 a base de Zr processat amb làser.Transaccions metal·lúrgiques i de materials A. Enllaç
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S. i Beyer, E. (2010).Cèl·lula làser integrada per a revestiment i fresat làser combinats.Automatització de muntatges, 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 una fabricació d'alta precisió i alt rendiment.Nanoescala. Enllaç
Hora de publicació: 18-gen-2024