Prihláste sa na odber našich sociálnych médií a získajte rýchly príspevok
Úvod do laserového spracovania vo výrobe
Technológia laserového spracovania zaznamenala rýchly vývoj a je široko používaná v rôznych oblastiach, ako je letecký priemysel, automobilový priemysel, elektronika a ďalšie. Zohráva významnú úlohu pri zlepšovaní kvality produktov, produktivity práce a automatizácii pri súčasnom znižovaní znečistenia a spotreby materiálu (Gong, 2012).
Laserové spracovanie kovov a nekovových materiálov
Primárna aplikácia laserového spracovania v poslednom desaťročí bola v kovových materiáloch, vrátane rezania, zvárania a plátovania. Oblasť sa však rozširuje na nekovové materiály, ako sú textil, sklo, plasty, polyméry a keramika. Každý z týchto materiálov otvára možnosti v rôznych odvetviach, hoci už majú zavedené techniky spracovania (Yumoto et al., 2017).
Výzvy a inovácie v laserovom spracovaní skla
Sklo so svojimi širokými aplikáciami v priemysle, ako je automobilový priemysel, stavebníctvo a elektronika, predstavuje významnú oblasť pre laserové spracovanie. Tradičné metódy rezania skla, ktoré zahŕňajú nástroje z tvrdej zliatiny alebo diamantové nástroje, sú obmedzené nízkou účinnosťou a drsnými hranami. Naproti tomu rezanie laserom ponúka efektívnejšiu a presnejšiu alternatívu. Je to zrejmé najmä v odvetviach, ako je výroba smartfónov, kde sa laserové rezanie používa na kryty šošoviek fotoaparátov a veľké obrazovky (Ding et al., 2019).
Laserové spracovanie vysokohodnotných typov skla
Rôzne typy skla, ako je optické sklo, kremenné sklo a zafírové sklo, predstavujú jedinečné výzvy kvôli ich krehkej povahe. Pokročilé laserové techniky ako femtosekundové laserové leptanie však umožnili presné spracovanie týchto materiálov (Sun & Flores, 2010).
Vplyv vlnovej dĺžky na laserové technologické procesy
Vlnová dĺžka lasera výrazne ovplyvňuje proces, najmä pri materiáloch ako konštrukčná oceľ. Lasery emitujúce v ultrafialových, viditeľných, blízkych a vzdialených infračervených oblastiach boli analyzované z hľadiska ich kritickej hustoty výkonu pre topenie a vyparovanie (Lazov, Angelov a Teirumnieks, 2019).
Rôzne aplikácie založené na vlnových dĺžkach
Voľba vlnovej dĺžky lasera nie je ľubovoľná, ale veľmi závisí od vlastností materiálu a požadovaného výsledku. Napríklad UV lasery (s kratšími vlnovými dĺžkami) sú vynikajúce na presné gravírovanie a mikroobrábanie, pretože dokážu produkovať jemnejšie detaily. Vďaka tomu sú ideálne pre polovodičový a mikroelektronický priemysel. Naproti tomu infračervené lasery sú efektívnejšie na spracovanie hrubších materiálov vďaka ich schopnostiam hlbšieho prieniku, vďaka čomu sú vhodné pre ťažké priemyselné aplikácie. (Majumdar & Manna, 2013). Podobne zelené lasery, ktoré zvyčajne pracujú pri vlnovej dĺžke 532 nm, nachádzajú svoje miesto v aplikáciách vyžadujúcich vysokú presnosť s minimálnym tepelným vplyvom. Sú obzvlášť účinné v mikroelektronike pre úlohy, ako je vzorovanie obvodov, v lekárskych aplikáciách pre postupy, ako je fotokoagulácia, a v sektore obnoviteľnej energie pri výrobe solárnych článkov. Jedinečná vlnová dĺžka zelených laserov ich robí vhodnými aj na značenie a gravírovanie rôznych materiálov, vrátane plastov a kovov, kde je požadovaný vysoký kontrast a minimálne poškodenie povrchu. Táto prispôsobivosť zelených laserov podčiarkuje dôležitosť výberu vlnovej dĺžky v laserovej technológii, ktorá zabezpečuje optimálne výsledky pre špecifické materiály a aplikácie.
The525nm zelený laserje špecifický typ laserovej technológie, ktorý sa vyznačuje výrazným vyžarovaním zeleného svetla s vlnovou dĺžkou 525 nanometrov. Zelené lasery pri tejto vlnovej dĺžke nachádzajú uplatnenie pri fotokoagulácii sietnice, kde je výhodný ich vysoký výkon a presnosť. Sú tiež potenciálne užitočné pri spracovaní materiálov, najmä v oblastiach, ktoré vyžadujú presné a minimálne tepelné opracovanie.Vývoj zelených laserových diód na substráte GaN v rovine c smerom k dlhším vlnovým dĺžkam pri 524–532 nm predstavuje významný pokrok v laserovej technológii. Tento vývoj je rozhodujúci pre aplikácie vyžadujúce špecifické charakteristiky vlnovej dĺžky
Laserové zdroje s kontinuálnou vlnou a blokovaním modelu
Pre solárne články so selektívnym žiaričom s laserovým dopingom sa považujú laserové zdroje kontinuálnej vlny (CW) a kvázi-CW laserové zdroje s rôznymi vlnovými dĺžkami, ako sú blízke infračervené (NIR) pri 1064 nm, zelené pri 532 nm a ultrafialové (UV) pri 355 nm. Rôzne vlnové dĺžky majú vplyv na adaptabilitu a efektivitu výroby (Patel et al., 2011).
Excimerové lasery pre materiály so širokým pásom
Excimerové lasery pracujúce pri vlnovej dĺžke UV žiarenia sú vhodné na spracovanie materiálov so širokým pásmom, ako je sklo a polymér vystužený uhlíkovými vláknami (CFRP), pričom ponúkajú vysokú presnosť a minimálny tepelný vplyv (Kobayashi et al., 2017).
Nd:YAG lasery pre priemyselné aplikácie
Nd:YAG lasery sa svojou prispôsobivosťou z hľadiska ladenia vlnovej dĺžky používajú v širokej škále aplikácií. Ich schopnosť pracovať pri 1064 nm aj 532 nm umožňuje flexibilitu pri spracovaní rôznych materiálov. Napríklad vlnová dĺžka 1064 nm je ideálna na hlboké gravírovanie do kovov, zatiaľ čo vlnová dĺžka 532 nm poskytuje vysokokvalitné povrchové rytie na plastoch a pokovovaných kovoch. (Moon a kol., 1999).
→ Súvisiace produkty:CW diódou čerpaný pevnolátkový laser s vlnovou dĺžkou 1064nm
Vysokovýkonné vláknové laserové zváranie
Lasery s vlnovými dĺžkami blízkymi 1000 nm, ktoré majú dobrú kvalitu lúča a vysoký výkon, sa používajú pri laserovom zváraní kovov pomocou kľúčovej dierky. Tieto lasery efektívne odparujú a tavia materiály a vytvárajú vysokokvalitné zvary (Salminen, Piili a Purtonen, 2010).
Integrácia laserového spracovania s inými technológiami
Integrácia laserového spracovania s inými výrobnými technológiami, ako je plátovanie a frézovanie, viedla k efektívnejším a všestrannejším výrobným systémom. Táto integrácia je obzvlášť výhodná v odvetviach, ako je výroba nástrojov a zápustiek a oprava motorov (Nowotny et al., 2010).
Laserové spracovanie v nových oblastiach
Aplikácia laserovej technológie sa rozširuje na vznikajúce oblasti, ako je polovodičový, zobrazovací a tenký filmový priemysel, pričom ponúka nové možnosti a zlepšuje vlastnosti materiálov, presnosť produktu a výkon zariadenia (Hwang et al., 2022).
Budúce trendy v laserovom spracovaní
Budúci vývoj v technológii laserového spracovania je zameraný na nové výrobné techniky, zlepšovanie kvality produktov, vytváranie integrovaných multimateriálových komponentov a zvyšovanie ekonomických a procedurálnych výhod. To zahŕňa laserovú rýchlu výrobu štruktúr s riadenou pórovitosťou, hybridné zváranie a laserové profilové rezanie plechov (Kukreja et al., 2013).
Technológia laserového spracovania so svojimi rôznorodými aplikáciami a neustálymi inováciami formuje budúcnosť výroby a spracovania materiálov. Jeho všestrannosť a presnosť z neho robí nenahraditeľný nástroj v rôznych priemyselných odvetviach, ktorý posúva hranice tradičných výrobných metód.
Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). METÓDA PREDBEŽNÉHO ODHADU KRITICKEJ HUSTOTY VÝKONU V LASEROVÝCH TECHNOLOGICKÝCH PROCESOCH.ŽIVOTNÉ PROSTREDIE. TECHNOLÓGIE. ZDROJE. Zborník z medzinárodnej vedeckej a praktickej konferencie. Odkaz
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). Vysokorýchlostná výroba laserových dopingových selektívnych žiaričových solárnych článkov pomocou 532nm kontinuálnych vĺn (CW) a kvázi-CW laserových zdrojov s blokovaním modelu.Odkaz
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., & Mizoguchi, H. (2017). DUV vysokovýkonné laserové spracovanie skla a CFRP.Odkaz
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S. (1999). Efektívne zdvojnásobenie intrakavitálnej frekvencie pomocou Nd:YAG lasera s diódou typu difúzneho reflektora s bočným čerpaním pomocou kryštálu KTP.Odkaz
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). Charakteristika vysokovýkonného vláknového laserového zvárania.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 laserovej výroby materiálov.Odkaz
Gong, S. (2012). Výskumy a aplikácie pokročilej technológie laserového spracovania.Odkaz
Yumoto, J., Torizuka, K., & Kuroda, R. (2017). Vývoj laserového výrobného testovacieho lôžka a databázy pre laserové spracovanie materiálu.Prehľad laserového inžinierstva, 45, 565-570.Odkaz
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., & Hong, M. (2019). Pokroky v technológii monitorovania in-situ pre laserové spracovanie.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. Odkaz
Sun, H., & Flores, K. (2010). Mikroštrukturálna analýza laserom spracovaného hromadného kovového skla na báze Zr.Metalurgické a materiálové transakcie A. Odkaz
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). Integrovaná laserová bunka pre kombinované laserové plátovanie a frézovanie.Automatizácia montáže, 30(1), 36-38.Odkaz
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). Nové techniky spracovania laserových materiálov pre budúce priemyselné aplikácie.Odkaz
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). Vznikajúce laserom podporované vákuové procesy pre ultra presnú, vysoko výnosnú výrobu.Nanoškála. Odkaz
Čas odoslania: 18. januára 2024