Abonneer u op onze sociale media voor snelle berichten
Inleiding tot laserbewerking in de productie
Laserbewerkingstechnologie heeft zich razendsnel ontwikkeld en wordt op grote schaal gebruikt in diverse sectoren, zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de elektronica en meer. Laserbewerking speelt een belangrijke rol bij het verbeteren van de productkwaliteit, arbeidsproductiviteit en automatisering, en vermindert tegelijkertijd vervuiling en materiaalverbruik (Gong, 2012).
Laserbewerking in metalen en niet-metalen materialen
De belangrijkste toepassing van laserbewerking in het afgelopen decennium was in metalen materialen, waaronder snijden, lassen en bekleden. Het veld breidt zich echter uit naar niet-metalen materialen zoals textiel, glas, kunststoffen, polymeren en keramiek. Elk van deze materialen biedt kansen in diverse industrieën, hoewel er al verwerkingstechnieken voor bestaan (Yumoto et al., 2017).
Uitdagingen en innovaties in de laserbewerking van glas
Glas, met zijn brede toepassingen in sectoren zoals de automobielindustrie, de bouw en de elektronica, vormt een belangrijk gebied voor laserbewerking. Traditionele glasbewerkingsmethoden, waarbij gebruik wordt gemaakt van gereedschappen van harde legeringen of diamant, worden beperkt door een lage efficiëntie en ruwe randen. Lasersnijden daarentegen biedt een efficiënter en nauwkeuriger alternatief. Dit is met name duidelijk zichtbaar in sectoren zoals de productie van smartphones, 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 brosheid. Geavanceerde lasertechnieken zoals femtosecondelaseretsen hebben echter een nauwkeurige bewerking 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, met name bij materialen zoals constructiestaal. Lasers die in ultraviolet, zichtbaar, nabij en ver infrarood uitzenden, zijn geanalyseerd op hun kritische vermogensdichtheid voor smelten en verdampen (Lazov, Angelov & Teirumnieks, 2019).
Diverse toepassingen op basis van golflengtes
De keuze van de lasergolflengte is niet willekeurig, maar hangt sterk af van de eigenschappen van het materiaal en het gewenste resultaat. UV-lasers (met kortere golflengtes) zijn bijvoorbeeld uitstekend geschikt voor precisiegraveren en microbewerking, 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 dikkere materialen vanwege hun diepere penetratie, waardoor ze geschikt zijn voor zware industriële toepassingen (Majumdar & Manna, 2013). Evenzo vinden groene lasers, die doorgaans werken met een golflengte van 532 nm, hun niche in toepassingen die een hoge precisie met minimale thermische impact vereisen. Ze zijn met name effectief in de micro-elektronica voor taken zoals het maken van circuitpatronen, in medische toepassingen voor procedures zoals fotocoagulatie en in de sector voor hernieuwbare energie voor de productie 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 de juiste golflengtekeuze in lasertechnologie. Hiermee wordt gezorgd voor optimale resultaten voor specifieke materialen en toepassingen.
De525nm groene laseris een specifiek type lasertechnologie dat wordt gekenmerkt door de specifieke emissie van groen licht bij een golflengte van 525 nanometer. Groene lasers met deze golflengte vinden toepassingen in fotocoagulatie van het netvlies, waar hun hoge vermogen en precisie van voordeel zijn. Ze zijn ook potentieel nuttig in materiaalbewerking, met name in sectoren die een nauwkeurige en minimale thermische impact vereisen..De ontwikkeling van groene laserdiodes op c-plane GaN-substraat met langere golflengten van 524–532 nm markeert een significante vooruitgang in lasertechnologie. Deze ontwikkeling is cruciaal voor toepassingen die specifieke golflengte-eigenschappen vereisen.
Continue golf- en modelocked laserbronnen
Continue golf (CW) en modelocked quasi-CW laserbronnen met verschillende golflengten, zoals nabij-infrarood (NIR) op 1064 nm, groen op 532 nm en ultraviolet (UV) op 355 nm, worden overwogen voor selectieve emitterzonnecellen met laserdoping. Verschillende golflengten hebben gevolgen voor de aanpasbaarheid en efficiëntie van de productie (Patel et al., 2011).
Excimerlasers voor materialen met een brede bandkloof
Excimerlasers, die werken op een UV-golflengte, zijn geschikt voor de verwerking van materialen met een brede bandgap, zoals glas en koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP), en bieden een hoge precisie en minimale thermische impact (Kobayashi et al., 2017).
Nd:YAG-lasers voor industriële toepassingen
Nd:YAG-lasers worden, dankzij hun aanpasbaarheid qua golflengteafstemming, in een breed scala aan toepassingen gebruikt. Hun vermogen om te werken op zowel 1064 nm als 532 nm biedt flexibiliteit bij de verwerking van verschillende materialen. Zo is de golflengte van 1064 nm ideaal voor diep graveren op metalen, terwijl de golflengte van 532 nm zorgt voor hoogwaardige oppervlaktegravering op kunststoffen en gecoate metalen (Moon et al., 1999).
→Gerelateerde producten:CW-diodegepompte vastestoflaser met een golflengte van 1064 nm
Hoogvermogen vezellaserlassen
Lasers met een golflengte van bijna 1000 nm, met een goede straalkwaliteit en een hoog vermogen, worden gebruikt bij het sleutelgatlaserlassen van metalen. Deze lasers verdampen en smelten materialen efficiënt, wat resulteert in hoogwaardige lassen (Salminen, Piili & Purtonen, 2010).
Integratie van laserbewerking met andere technologieën
De integratie van laserbewerking met andere productietechnologieën, zoals cladding en frezen, heeft geleid tot efficiëntere en veelzijdigere productiesystemen. Deze integratie is met name gunstig in sectoren zoals de gereedschaps- en matrijzenbouw en de motorreparatie (Nowotny et al., 2010).
Laserbewerking in opkomende sectoren
De toepassing van lasertechnologie breidt zich uit naar opkomende sectoren zoals de halfgeleider-, beeldscherm- en dunnefilmindustrie, en biedt nieuwe mogelijkheden en verbetert de materiaaleigenschappen, productnauwkeurigheid en apparaatprestaties (Hwang et al., 2022).
Toekomstige trends in laserbewerking
Toekomstige ontwikkelingen in laserbewerkingstechnologie richten zich op nieuwe fabricagetechnieken, het verbeteren van productkwaliteiten, het ontwikkelen van geïntegreerde componenten met meerdere materialen en het vergroten van economische en procedurele voordelen. Dit omvat laser rapid manufacturing van structuren met gecontroleerde porositeit, hybride lassen en laserprofielsnijden van metalen platen (Kukreja et al., 2013).
Laserbewerkingstechnologie, met haar diverse toepassingen en voortdurende innovaties, vormt de toekomst van productie en materiaalverwerking. Haar 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. HULPMIDDELEN. Verslagen van de Internationale Wetenschappelijke en Praktische Conferentie. Link
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). Snelle fabricage van laserdoping-zonnecellen met selectieve emitter met behulp van 532 nm continue golf (CW) en gemodelleerde 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 diffusieve reflector-type diode side-pumped 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.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Deel C: Journal of Mechanical Engineering Science, 224, 1019-1029.Link
Majumdar, J., & Manna, I. (2013). Inleiding tot laserondersteunde fabricage van materialen.Link
Gong, S. (2012). Onderzoek en toepassingen van geavanceerde laserbewerkingstechnologie.Link
Yumoto, J., Torizuka, K., & Kuroda, R. (2017). Ontwikkeling van een testbed voor laserproductie en een database voor lasermateriaalbewerking.De recensie van Laser Engineering, 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 bulkmetaalglas.Metallurgische en materiaaltransacties A. Link
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). Geïntegreerde lasercel voor gecombineerd lasercladden en frezen.Assemblage-automatisering, 30(1), 36-38.Link
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). Opkomende lasermateriaalverwerkingstechnieken voor toekomstige industriële toepassingen.Link
Hwang, E., Choi, J., & Hong, S. (2022). Opkomende laserondersteunde vacuümprocessen voor ultraprecieze productie met hoge opbrengst.Nanoschaal. Link
Geplaatst op: 18-01-2024