הירשם למדיה החברתית שלנו לקבלת פוסט מהיר
מבוא לעיבוד לייזר בייצור
טכנולוגיית עיבוד הלייזר חוותה התפתחות מהירה ונמצאת בשימוש נרחב בתחומים שונים, כגון תעופה וחלל, רכב, אלקטרוניקה ועוד. הוא ממלא תפקיד משמעותי בשיפור איכות המוצר, פריון העבודה ואוטומציה, תוך הפחתת זיהום וצריכת חומרים (Gong, 2012).
עיבוד בלייזר במתכת וחומרים שאינם מתכת
היישום העיקרי של עיבוד לייזר בעשור האחרון היה בחומרי מתכת, לרבות חיתוך, ריתוך וחיפוי. עם זאת, התחום מתרחב לחומרים שאינם מתכתיים כמו טקסטיל, זכוכית, פלסטיק, פולימרים וקרמיקה. כל אחד מהחומרים הללו פותח הזדמנויות בתעשיות שונות, למרות שכבר יש להם טכניקות עיבוד מבוססות (Yumoto et al., 2017).
אתגרים וחידושים בעיבוד לייזר של זכוכית
זכוכית, עם היישומים הרחבים שלה בתעשיות כמו רכב, בנייה ואלקטרוניקה, מייצגת תחום משמעותי לעיבוד לייזר. שיטות חיתוך זכוכית מסורתיות, הכוללות כלי סגסוגת קשיחים או יהלומים, מוגבלות על ידי יעילות נמוכה וקצוות גסים. לעומת זאת, חיתוך לייזר מציע חלופה יעילה ומדויקת יותר. זה בולט במיוחד בתעשיות כמו ייצור סמארטפונים, בהן חיתוך לייזר משמש לכיסויי עדשות מצלמה ומסכי תצוגה גדולים (Ding et al., 2019).
עיבוד בלייזר של סוגי זכוכית בעלי ערך גבוה
סוגים שונים של זכוכית, כמו זכוכית אופטית, זכוכית קוורץ וזכוכית ספיר, מציבים אתגרים ייחודיים בשל אופיים השביר. עם זאת, טכניקות לייזר מתקדמות כמו תחריט לייזר פמט-שנייה 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 הנפלטים באזורי אינפרא אדום אולטרה סגולים, גלויים, קרובים ומרוחקים נותחו עבור צפיפות הכוח הקריטית שלהם להתכה והתאיידות (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).
יישומים מגוונים המבוססים על אורכי גל
הבחירה באורך גל הלייזר אינה שרירותית אלא תלויה מאוד בתכונות החומר ובתוצאה הרצויה. לדוגמה, לייזרים UV (בעלי אורכי גל קצרים יותר) מצוינים לחריטה מדויקת ולעיבוד מיקרו, מכיוון שהם יכולים לייצר פרטים עדינים יותר. זה הופך אותם לאידיאליים עבור תעשיות המוליכים למחצה והמיקרואלקטרוניקה. לעומת זאת, לייזרים אינפרא אדום יעילים יותר לעיבוד חומרים עבים יותר בשל יכולות החדירה העמוקות שלהם, מה שהופך אותם למתאימים 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 במיקרו-אלקטרוניקה למשימות כמו דפוס מעגלים, ביישומים רפואיים עבור פרוצדורות כמו פוטו-קרישה, ובמגזר האנרגיה המתחדשת לייצור תאים סולאריים. אורך הגל הייחודי של הלייזרים הירוקים הופך אותם גם למתאימים לסימון וחריטה של חומרים מגוונים, לרבות פלסטיק ומתכות, בהם רצוי ניגודיות גבוהה ונזקי שטח מינימליים. יכולת הסתגלות זו של לייזרים ירוקים מדגישה את החשיבות של בחירת אורך גל בטכנולוגיית הלייזר, מה שמבטיח תוצאות אופטימליות עבור חומרים ויישומים ספציפיים.
הלייזר ירוק 525nmהוא סוג ספציפי של טכנולוגיית לייזר המאופיינת בפליטת אור ירוק מובהקת באורך גל של 525 ננומטר. לייזרים ירוקים באורך גל זה מוצאים יישומים בפוטוקואגולציה של הרשתית, כאשר ההספק הגבוה והדיוק שלהם מועילים. הם יכולים להיות שימושיים גם בעיבוד חומרים, במיוחד בתחומים הדורשים עיבוד השפעה תרמית מדויקת ומזערית.הפיתוח של דיודות לייזר ירוקות על מצע GaN במישור c לעבר אורכי גל ארוכים יותר ב-524-532 ננומטר מסמן התקדמות משמעותית בטכנולוגיית הלייזר. פיתוח זה חיוני עבור יישומים הדורשים מאפייני אורך גל ספציפיים
מקורות לייזר גל מתמשך ו-Modelocked
מקורות לייזר של גל רציף (CW) וכמו-CW חסומים במודל באורכי גל שונים כמו אינפרא אדום קרוב (NIR) ב-1064 ננומטר, ירוק ב-532 ננומטר ואולטרה סגול (UV) ב-355 ננומטר נחשבים עבור תאים סולריים פולטים סלקטיביים. לאורכי גל שונים יש השלכות על יכולת הסתגלות ויעילות ייצור (Patel et al., 2011).
לייזרי אקסימר לחומרי פס רחב
לייזרי אקסימר, הפועלים באורך גל UV, מתאימים לעיבוד חומרים רחבי פס כמו זכוכית ופולימר מחוזק בסיבי פחמן (CFRP), ומציעים דיוק גבוה והשפעה תרמית מינימלית (Kobayashi et al., 2017).
Nd:YAG לייזרים ליישומים תעשייתיים
לייזרים Nd:YAG, עם יכולת ההסתגלות שלהם במונחים של כוונון אורך גל, משמשים במגוון רחב של יישומים. היכולת שלהם לפעול גם ב-1064 ננומטר וגם 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 חריטת משטח באיכות גבוהה על פלסטיק ומתכות מצופות (Moon et al., 1999).
→ מוצרים קשורים:לייזר מצב מוצק שאוב דיודה CW עם אורך גל 1064nm
ריתוך לייזר סיבים בעוצמה גבוהה
לייזרים עם אורכי גל קרובים ל-1000 ננומטר, בעלי איכות קרן טובה והספק גבוה, משמשים בריתוך לייזר חור מפתח למתכות. לייזרים אלה מאדים וממיסים חומרים ביעילות, ומייצרים ריתוכים באיכות גבוהה (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).
שילוב של עיבוד לייזר עם טכנולוגיות אחרות
השילוב של עיבוד לייזר עם טכנולוגיות ייצור אחרות, כגון חיפוי וכרסום, הוביל למערכות ייצור יעילות ומגוונות יותר. אינטגרציה זו מועילה במיוחד בתעשיות כגון ייצור כלים ומוות ותיקון מנועים (Nowotny et al., 2010).
עיבוד לייזר בשדות מתפתחים
היישום של טכנולוגיית הלייזר משתרע לתחומים מתפתחים כמו מוליכים למחצה, תעשיות תצוגה וסרטים דקים, ומציע יכולות חדשות ושיפור 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 רב-חומריים ושיפור היתרונות הכלכליים והפרוצדורליים. זה כולל ייצור מהיר בלייזר של מבנים עם נקבוביות מבוקרת, ריתוך היברידי וחיתוך פרופיל לייזר של יריעות מתכת (Kukreja et al., 2013).
טכנולוגיית עיבוד הלייזר, על היישומים המגוונים והחידושים המתמשכים שלה, מעצבת את עתיד הייצור ועיבוד החומרים. הרבגוניות והדיוק שלו הופכים אותו לכלי הכרחי בתעשיות שונות, דוחף את הגבולות של שיטות ייצור מסורתיות.
Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). שיטה לאומדן ראשוני של צפיפות הכוח הקריטית בתהליכי לייזר טכנולוגיים.סְבִיבָה. טכנולוגיות. אֶמְצָעִי. ההליכים של הוועידה הבינלאומית למדע ומעשי. לְקַשֵׁר
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). ייצור מהיר של תאים סולריים פולטים סלקטיביים באמצעות סימום לייזר באמצעות 532nm Continuous Wave (CW) ומקורות לייזר Quasi-CW חסויים.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). הכפלה יעילה של תדר תוך-חלל מ-Nd:YAG לייזר מסוג דיודה מפוזר עם שאוב צד של דיודה באמצעות גביש KTP.לְקַשֵׁר
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). המאפיינים של ריתוך לייזר סיבים בעלי הספק גבוה.הליכים של המוסד למהנדסי מכונות, חלק ג': כתב עת למדע הנדסת מכונות, 224, 1019-1029.לְקַשֵׁר
Majumdar, J., & Manna, I. (2013). מבוא לייצור חומרים בעזרת לייזר.לְקַשֵׁר
Gong, S. (2012). חקירות ויישומים של טכנולוגיית עיבוד לייזר מתקדמת.לְקַשֵׁר
Yumoto, J., Torizuka, K., & Kuroda, R. (2017). פיתוח מיטת בדיקה לייצור לייזר ומסד נתונים לעיבוד חומר בלייזר.סקירת הנדסת לייזר, 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
Sun, H., & Flores, K. (2010). ניתוח מיקרוסטרוקטורלי של זכוכית מתכתית בתפזורת המעובדת בלייזר.עסקאות מתכות וחומרים א. לְקַשֵׁר
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). תא לייזר משולב לחיפוי לייזר וכרסום משולבים.אוטומציה של הרכבה, 30(1), 36-38.לְקַשֵׁר
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). טכניקות עיבוד חומרי לייזר מתפתחות עבור יישומים תעשייתיים עתידיים.לְקַשֵׁר
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). תהליכי ואקום מתעוררים בסיוע לייזר לייצור דיוק במיוחד עם תפוקה גבוהה.ננומטרי. לְקַשֵׁר
זמן פרסום: 18 בינואר 2024