De groeiende rol van laserbewerking in metalen, glas en daarbuiten.

Volg ons op sociale media voor snelle updates.

Inleiding tot laserbewerking in de maakindustrie

Laserbewerkingstechnologie heeft een snelle ontwikkeling doorgemaakt en wordt op grote schaal gebruikt in diverse sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de elektronica en meer. Het speelt een belangrijke rol bij het verbeteren van de productkwaliteit, de arbeidsproductiviteit en de automatisering, terwijl het tegelijkertijd de vervuiling en het materiaalverbruik vermindert (Gong, 2012).

Laserbewerking van metalen en niet-metalen materialen

De belangrijkste toepassing van laserbewerking in het afgelopen decennium was bij metalen materialen, waaronder snijden, lassen en bekleden. Het vakgebied breidt zich echter uit naar niet-metalen materialen zoals textiel, glas, kunststoffen, polymeren en keramiek. Elk van deze materialen biedt mogelijkheden in diverse industrieën, hoewel er al gevestigde bewerkingstechnieken voor bestaan ​​(Yumoto et al., 2017).

Uitdagingen en innovaties in de laserbewerking van glas

Glas, met zijn brede toepassingen in industrieën zoals de auto-industrie, de bouw en de elektronica, vormt een belangrijk gebied voor laserbewerking. Traditionele glasbewerkingsmethoden, waarbij gebruik wordt gemaakt van harde legerings- of diamantgereedschappen, hebben als beperkingen een lage efficiëntie en ruwe randen. Lasersnijden biedt daarentegen een efficiënter en preciezer alternatief. Dit is met name duidelijk in industrieën zoals de smartphoneproductie, waar lasersnijden wordt gebruikt voor cameralenskappen en grote beeldschermen (Ding et al., 2019).

Laserbewerking van hoogwaardige glassoorten

Verschillende soorten glas, zoals optisch glas, kwartsglas en saffierglas, brengen unieke uitdagingen met zich mee vanwege hun broze aard. Geavanceerde lasertechnieken zoals femtoseconde laseretsen hebben echter een nauwkeurige verwerking van deze materialen mogelijk gemaakt (Sun & Flores, 2010).

Invloed van golflengte op lasertechnologische processen

De golflengte van de laser heeft een aanzienlijke invloed op het proces, vooral bij materialen zoals constructiestaal. Lasers die emitteren in het ultraviolette, zichtbare, nabije en verre infraroodgebied zijn geanalyseerd op hun kritische vermogensdichtheid voor smelten en verdampen (Lazov, Angelov & Teirumnieks, 2019).

Diverse toepassingen gebaseerd op golflengten

De keuze van de lasergolflengte is niet willekeurig, maar hangt sterk af van de materiaaleigenschappen en het gewenste resultaat. UV-lasers (met kortere golflengtes) zijn bijvoorbeeld uitstekend geschikt voor precisiegraveren en micromachining, omdat ze fijnere details kunnen produceren. Dit maakt ze ideaal voor de halfgeleider- en micro-elektronica-industrie. Infraroodlasers daarentegen zijn efficiënter voor de bewerking van dikker materiaal vanwege hun diepere penetratievermogen, waardoor ze geschikt zijn voor zware industriële toepassingen (Majumdar & Manna, 2013). Groene lasers, die doorgaans werken op een golflengte van 532 nm, vinden hun niche in toepassingen die een hoge precisie vereisen met minimale thermische impact. Ze zijn met name effectief in de micro-elektronica voor taken zoals het patroonvormen van circuits, in medische toepassingen voor procedures zoals fotocoagulatie en in de sector van hernieuwbare energie voor de fabricage van zonnecellen. De unieke golflengte van groene lasers maakt ze ook geschikt voor het markeren en graveren van diverse materialen, waaronder kunststoffen en metalen, waar een hoog contrast en minimale oppervlakteschade gewenst zijn. Deze aanpasbaarheid van groene lasers onderstreept het belang van golflengteselectie in lasertechnologie, wat optimale resultaten garandeert voor specifieke materialen en toepassingen.

De525nm groene laserGroene lasers zijn een specifiek type lasertechnologie dat wordt gekenmerkt door hun kenmerkende groene lichtemissie met een golflengte van 525 nanometer. Groene lasers met deze golflengte vinden toepassingen in retinale fotocoagulatie, waar hun hoge vermogen en precisie voordelen bieden. Ze zijn ook potentieel nuttig bij materiaalbewerking, met name in vakgebieden die nauwkeurige verwerking met minimale thermische impact vereisen..De ontwikkeling van groene laserdiode's op een c-vlak GaN-substraat voor langere golflengten van 524-532 nm is een belangrijke vooruitgang in de lasertechnologie. Deze ontwikkeling is cruciaal voor toepassingen die specifieke golflengte-eigenschappen vereisen.

Continue golf- en modelocked laserbronnen

Continuegolf (CW) en modelocked quasi-CW laserbronnen met verschillende golflengten, zoals nabij-infrarood (NIR) bij 1064 nm, groen bij 532 nm en ultraviolet (UV) bij 355 nm, worden overwogen voor laserdoping van selectieve emitterzonnecellen. Verschillende golflengten hebben implicaties voor de aanpasbaarheid aan de productie en de efficiëntie (Patel et al., 2011).

Excimerlasers voor materialen met een brede bandgap

Excimerlasers, die werken op een UV-golflengte, zijn geschikt voor de bewerking van materialen met een brede bandgap, zoals glas en koolstofvezelversterkte polymeren (CFRP), en bieden een hoge precisie en minimale thermische impact (Kobayashi et al., 2017).

Nd:YAG-lasers voor industriële toepassingen

Nd:YAG-lasers, met hun aanpasbaarheid qua golflengte, worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen. Hun vermogen om te werken op zowel 1064 nm als 532 nm biedt flexibiliteit bij de bewerking van verschillende materialen. Zo is de golflengte van 1064 nm ideaal voor diepgraveren in metalen, terwijl de golflengte van 532 nm hoogwaardige oppervlaktegravures mogelijk maakt op kunststoffen en gecoate metalen (Moon et al., 1999).

→Gerelateerde producten:CW diode-gepompte solid-state laser met een golflengte van 1064 nm

Hoogvermogen vezellaserlassen

Lasers met golflengtes rond de 1000 nm, die een goede straalkwaliteit en een hoog vermogen hebben, worden gebruikt bij sleutelgatlaserlassen voor metalen. Deze lasers verdampen en smelten materialen efficiënt, waardoor hoogwaardige lassen ontstaan ​​(Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).

Integratie van laserbewerking met andere technologieën

De integratie van laserbewerking met andere productietechnologieën, zoals bekleden en frezen, heeft geleid tot efficiëntere en veelzijdigere productiesystemen. Deze integratie is met name gunstig in sectoren zoals de gereedschaps- en matrijzenbouw en motorreparatie (Nowotny et al., 2010).

Laserbewerking in opkomende vakgebieden

De toepassing van lasertechnologie strekt zich uit tot opkomende gebieden zoals de halfgeleider-, beeldscherm- en dunnefilmindustrie, en biedt nieuwe mogelijkheden en verbetert materiaaleigenschappen, productprecisie en apparaatprestaties (Hwang et al., 2022).

Toekomstige trends in laserbewerking

Toekomstige ontwikkelingen in laserbewerkingstechnologie richten zich op nieuwe fabricagetechnieken, het verbeteren van de productkwaliteit, het ontwerpen van geïntegreerde componenten van meerdere materialen en het vergroten van de economische en procedurele voordelen. Dit omvat lasergestuurde snelle productie van structuren met gecontroleerde porositeit, hybride lassen en laserprofielsnijden van metalen platen (Kukreja et al., 2013).

Laserbewerkingstechnologie, met zijn uiteenlopende toepassingen en voortdurende innovaties, geeft vorm aan de toekomst van de productie en materiaalbewerking. De veelzijdigheid en precisie maken het een onmisbaar instrument in diverse industrieën en verleggen de grenzen van traditionele productiemethoden.

Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). METHODE VOOR EEN VOORLOPIGE SCHATTING VAN DE KRITISCHE VERMOGENSDICHTHEID IN LASERTECHNOLOGISCHE PROCESSEN.MILIEU. TECHNOLOGIEËN. HULPBRONNEN. Verslag van de Internationale Wetenschappelijke en Praktische Conferentie. Link
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). Snelle fabricage van lasergedopte selectieve emitterzonnecellen met behulp van 532 nm continue golf (CW) en modelocked quasi-CW laserbronnen.Link
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., en Mizoguchi, H. (2017). DUV-lasers met hoog vermogen voor glas en CFRP.Link
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S. (1999). Efficiënte intracavitaire frequentieverdubbeling van een diffuse reflector-type diode-zijdelings gepompte Nd:YAG-laser met behulp van een KTP-kristal.Link
Salminen, A., Piili, H., en Purtonen, T. (2010). De kenmerken van vezellaserlassen met hoog vermogen.Verhandelingen van de Institution of Mechanical Engineers, deel C: Tijdschrift voor werktuigbouwkundige wetenschap, 224, 1019-1029.Link
Majumdar, J., & Manna, I. (2013). Inleiding tot laserondersteunde fabricage van materialen.Link
Gong, S. (2012). Onderzoek naar en toepassingen van geavanceerde laserbewerkingstechnologie.Link
Yumoto, J., Torizuka, K., & Kuroda, R. (2017). Ontwikkeling van een testomgeving en database voor laserbewerking van materialen.Het overzicht van lasertechniek, 45, 565-570.Link
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., & Hong, M. (2019). Vooruitgang in in-situ monitoringtechnologie voor laserverwerking.SCIENTIA SINICA Fysica, Mechanica en Astronomica. Link
Sun, H., & Flores, K. (2010). Microstructurele analyse van een laserbewerkt Zr-gebaseerd massief metaalglas.Metallurgische en materiaaltransacties A. Link
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). Geïntegreerde lasercel voor gecombineerd lasercladding en frezen.Assemblageautomatisering, 30(1), 36-38.Link
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). Opkomende lasertechnieken voor materiaalbewerking voor toekomstige industriële toepassingen.Link
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). Opkomende laserondersteunde vacuümprocessen voor ultraprecieze, hoogrenderende productie.Nanoschaal. Link

 

Gerelateerd nieuws
>> Gerelateerde inhoud

Geplaatst op: 18 januari 2024