הירשמו לרשתות החברתיות שלנו לפוסטים מהירים
מבוא לעיבוד לייזר בייצור
טכנולוגיית עיבוד הלייזר חוותה פיתוח מהיר ונמצאת בשימוש נרחב בתחומים שונים, כגון תעופה וחלל, רכב, אלקטרוניקה ועוד. היא ממלאת תפקיד משמעותי בשיפור איכות המוצר, פריון העבודה והאוטומציה, תוך הפחתת זיהום וצריכת חומרים (Gong, 2012).
עיבוד לייזר בחומרים מתכתיים ולא מתכתיים
היישום העיקרי של עיבוד לייזר בעשור האחרון היה בחומרים מתכתיים, כולל חיתוך, ריתוך וחיפוי. עם זאת, התחום מתרחב לחומרים שאינם מתכתיים כמו טקסטיל, זכוכית, פלסטיק, פולימרים וקרמיקה. כל אחד מחומרים אלה פותח הזדמנויות בתעשיות שונות, למרות שכבר יש להם טכניקות עיבוד מבוססות (Yumoto et al., 2017).
אתגרים וחידושים בעיבוד לייזר של זכוכית
זכוכית, עם יישומיה הרחבים בתעשיות כמו רכב, בנייה ואלקטרוניקה, מייצגת תחום משמעותי לעיבוד לייזר. שיטות חיתוך זכוכית מסורתיות, הכוללות סגסוגת קשה או כלי יהלום, מוגבלות על ידי יעילות נמוכה וקצוות מחוספסים. לעומת זאת, חיתוך בלייזר מציע אלטרנטיבה יעילה ומדויקת יותר. זה ניכר במיוחד בתעשיות כמו ייצור טלפונים חכמים, שם חיתוך בלייזר משמש לכיסויי עדשות מצלמה ומסכי תצוגה גדולים (Ding et al., 2019).
עיבוד לייזר של סוגי זכוכית יקרי ערך
סוגים שונים של זכוכית, כגון זכוכית אופטית, זכוכית קוורץ וזכוכית ספיר, מציבים אתגרים ייחודיים בשל אופיים השביר. עם זאת, טכניקות לייזר מתקדמות כמו איכול לייזר פמטו-שניות אפשרו עיבוד מדויק של חומרים אלה (Sun & Flores, 2010).
השפעת אורך הגל על תהליכים טכנולוגיים בלייזר
אורך הגל של הלייזר משפיע באופן משמעותי על התהליך, במיוחד עבור חומרים כמו פלדה מבנית. לייזרים הפולטים באזורים אולטרה סגולים, גלויים, קרובים ורחוקים של אינפרא אדום נותחו על מנת לקבוע את צפיפות ההספק הקריטית שלהם לצורך התכה ואידוי (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).
יישומים מגוונים המבוססים על אורכי גל
בחירת אורך הגל של הלייזר אינה שרירותית אלא תלויה במידה רבה בתכונות החומר ובתוצאה הרצויה. לדוגמה, לייזרי UV (בעלי אורכי גל קצרים יותר) מצוינים לחריטה מדויקת ולמיקרו-עיבוד שבבי, מכיוון שהם יכולים לייצר פרטים עדינים יותר. זה הופך אותם לאידיאליים עבור תעשיות המוליכים למחצה והמיקרואלקטרוניקה. לעומת זאת, לייזרי אינפרא אדום יעילים יותר לעיבוד חומרים עבים יותר בשל יכולות החדירה העמוקות יותר שלהם, מה שהופך אותם מתאימים ליישומים תעשייתיים כבדים. (Majumdar & Manna, 2013). באופן דומה, לייזרים ירוקים, הפועלים בדרך כלל באורך גל של 532 ננומטר, מוצאים את הנישה שלהם ביישומים הדורשים דיוק גבוה עם השפעה תרמית מינימלית. הם יעילים במיוחד במיקרואלקטרוניקה למשימות כמו עיצוב מעגלים, ביישומים רפואיים עבור הליכים כמו פוטוקואגולציה, ובמגזר האנרגיה המתחדשת לייצור תאים סולאריים. אורך הגל הייחודי של לייזרים ירוקים הופך אותם גם למתאימים לסימון וחריטה של חומרים מגוונים, כולל פלסטיק ומתכות, שבהם רצויים ניגודיות גבוהה ונזק מינימלי לפני השטח. יכולת הסתגלות זו של לייזרים ירוקים מדגישה את החשיבות של בחירת אורך הגל בטכנולוגיית לייזר, ומבטיחה תוצאות אופטימליות עבור חומרים ויישומים ספציפיים.
הלייזר ירוק 525nmהוא סוג ספציפי של טכנולוגיית לייזר המאופיין בפליטת אור ירוק ייחודית באורך גל של 525 ננומטר. לייזרים ירוקים באורך גל זה מוצאים יישומים בפוטוקואגולציה של הרשתית, שם העוצמה והדיוק הגבוהים שלהם מועילים. הם גם פוטנציאליים שימושיים בעיבוד חומרים, במיוחד בתחומים הדורשים עיבוד מדויק ומינימלי של השפעה תרמית..פיתוח דיודות לייזר ירוקות על גבי מצע GaN במישור c לקראת אורכי גל ארוכים יותר של 524-532 ננומטר מסמן התקדמות משמעותית בטכנולוגיית הלייזר. פיתוח זה חיוני עבור יישומים הדורשים מאפייני אורך גל ספציפיים.
מקורות לייזר גל רציף ולייזר נעול מודל
מקורות לייזר גל רציף (CW) ולייזר קוואזי-CW עם נעילת מודל באורכי גל שונים כמו אינפרא אדום קרוב (NIR) ב-1064 ננומטר, ירוק ב-532 ננומטר ואולטרה סגול (UV) ב-355 ננומטר נחשבים עבור תאי שמש פולטים סלקטיביים המסוממים בלייזר. אורכי גל שונים השלכות על יכולת ההסתגלות והיעילות של הייצור (Patel et al., 2011).
לייזרי אקסימר לחומרים בעלי פער פס רחב
לייזרי אקסימר, הפועלים באורך גל UV, מתאימים לעיבוד חומרים בעלי פער-פס רחב כמו זכוכית ופולימר מחוזק בסיבי פחמן (CFRP), ומציעים דיוק גבוה והשפעה תרמית מינימלית (Kobayashi et al., 2017).
לייזרים Nd:YAG ליישומים תעשייתיים
לייזרים מסוג Nd:YAG, הודות ליכולת ההסתגלות שלהם מבחינת כוונון אורך הגל, משמשים במגוון רחב של יישומים. יכולתם לפעול הן ב-1064 ננומטר והן ב-532 ננומטר מאפשרת גמישות בעיבוד חומרים שונים. לדוגמה, אורך הגל של 1064 ננומטר אידיאלי לחריטה עמוקה על מתכות, בעוד שאורך הגל של 532 ננומטר מספק חריטה משטחית באיכות גבוהה על פלסטיק ומתכות מצופות (Moon et al., 1999).
מוצרים קשורים:לייזר מצב מוצק המופעל על ידי דיודה CW באורך גל של 1064 ננומטר
ריתוך בלייזר סיב בעוצמה גבוהה
לייזרים באורכי גל הקרובים ל-1000 ננומטר, בעלי איכות קרן טובה ועוצמה גבוהה, משמשים בריתוך לייזר חור מנעול למתכות. לייזרים אלה מאדים וממיסים חומרים ביעילות, ומייצרים ריתוכים באיכות גבוהה (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).
שילוב עיבוד לייזר עם טכנולוגיות אחרות
שילוב עיבוד לייזר עם טכנולוגיות ייצור אחרות, כגון ציפוי וכרסום, הוביל למערכות ייצור יעילות ורב-תכליתיות יותר. שילוב זה מועיל במיוחד בתעשיות כגון ייצור כלים ותבניות ותיקון מנועים (Nowotny et al., 2010).
עיבוד לייזר בתחומים מתפתחים
היישום של טכנולוגיית הלייזר משתרע על פני תחומים מתפתחים כמו תעשיות מוליכים למחצה, צגים ושכבות דקות, ומציע יכולות חדשות ומשפר את תכונות החומר, דיוק המוצר וביצועי המכשיר (Hwang et al., 2022).
מגמות עתידיות בעיבוד לייזר
פיתוחים עתידיים בטכנולוגיית עיבוד לייזר מתמקדים בטכניקות ייצור חדשות, שיפור איכויות המוצר, הנדסת רכיבים משולבים מרובי חומרים ושיפור היתרונות הכלכליים והפרוצדוריים. זה כולל ייצור מהיר בלייזר של מבנים עם נקבוביות מבוקרת, ריתוך היברידי וחיתוך פרופילים בלייזר של יריעות מתכת (Kukreja et al., 2013).
טכנולוגיית עיבוד הלייזר, עם יישומיה המגוונים והחידושים המתמשכים, מעצבת את עתיד הייצור ועיבוד החומרים. הרבגוניות והדיוק שלה הופכים אותה לכלי הכרחי בתעשיות שונות, ודוחפת את גבולות שיטות הייצור המסורתיות.
לזוב, ל., אנג'לוב, נ., וטיירומניקס, א. (2019). שיטה לאומדן ראשוני של צפיפות ההספק הקריטית בתהליכים טכנולוגיים של לייזר.סביבה. טכנולוגיות. משאבים. דיוני הכנס הבינלאומי המדעי והמעשי. לְקַשֵׁר
פאטל, ר., וונהאם, ס., טג'ג'ונו, ב., הלם, ב., סוגיאנטו, א., ובובצק, ג'. (2011). ייצור במהירות גבוהה של תאי שמש פולטים סלקטיביים לסימום לייזר באמצעות מקורות לייזר קוואזי-CW בעלי גל רציף (CW) 532 ננומטר ונעילת מודל.לְקַשֵׁר
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., & Mizoguchi, H. (2017). עיבוד לייזרים DUV בעוצמה גבוהה עבור זכוכית ו-CFRP.לְקַשֵׁר
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S. (1999). הכפלת תדר תוך-חללי יעילה מלייזר Nd:YAG מסוג דיודה מחזירת אור דיפוזיה המופעל על ידי שאיבה צדדית באמצעות גביש KTP.לְקַשֵׁר
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). המאפיינים של ריתוך לייזר סיבים בעלי הספק גבוה.דיוני המכון למהנדסי מכונות, חלק ג': כתב העת למדעי הנדסת מכונות, 224, 1019-1029.לְקַשֵׁר
מג'ומדאר, ג'., ומאנה, א. (2013). מבוא לייצור חומרים בסיוע לייזר.לְקַשֵׁר
גונג, ש. (2012). מחקרים ויישומים של טכנולוגיית עיבוד לייזר מתקדמת.לְקַשֵׁר
יומוטו, ג'., טוריזוקה, ק., וקורודה, ר. (2017). פיתוח משטח ניסויים ומסד נתונים לייצור לייזר לעיבוד חומרי לייזר.סקירת הנדסת הלייזר, 45, 565-570.לְקַשֵׁר
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., & Hong, M. (2019). התקדמות בטכנולוגיית ניטור במקום לעיבוד לייזר.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. לְקַשֵׁר
סאן, ה., ופלורס, ק. (2010). ניתוח מיקרו-מבני של זכוכית מתכתית בתפזורת מבוססת Zr שעברה עיבוד לייזר.עסקאות מטלורגיות וחומרים א'. לְקַשֵׁר
נווטני, ש., מונסטר, ר., שארק, ש., וביייר, א. (2010). תא לייזר משולב לציפוי וכריסה משולבים בלייזר.אוטומציה של הרכבה, 30(1), 36-38.לְקַשֵׁר
קוקרג'ה, ל.מ., קאול, ר., פול, ק., גנש, פ., וראו, ב.ט. (2013). טכניקות עיבוד חומרי לייזר מתפתחות עבור יישומים תעשייתיים עתידיים.לְקַשֵׁר
הואנג, א., צ'וי, ג'., והונג, ס. (2022). תהליכי ואקום בסיוע לייזר מתפתחים לייצור מדויק במיוחד ובתפוקה גבוהה.ננומטרי. לְקַשֵׁר
זמן פרסום: 18 בינואר 2024