สมัครรับข่าวสารจากโซเชียลมีเดียของเรา
บทนำเกี่ยวกับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ในการผลิต
เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา เช่น อวกาศ ยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ อีกมากมาย เทคโนโลยีนี้มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ ผลิตภาพแรงงาน และระบบอัตโนมัติ ขณะเดียวกันก็ลดมลพิษและการใช้วัสดุ (Gong, 2012)
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในวัสดุโลหะและอโลหะ
การประยุกต์ใช้การประมวลผลด้วยเลเซอร์เป็นหลักในทศวรรษที่ผ่านมาอยู่ในวัสดุโลหะ รวมถึงการตัด การเชื่อม และการหุ้ม อย่างไรก็ตาม สาขานี้กำลังขยายไปสู่วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น สิ่งทอ แก้ว พลาสติก โพลิเมอร์ และเซรามิก วัสดุเหล่านี้แต่ละชนิดเปิดโอกาสให้กับอุตสาหกรรมต่างๆ แม้ว่าจะมีเทคนิคการประมวลผลที่กำหนดไว้แล้วก็ตาม (Yumoto et al., 2017)
ความท้าทายและนวัตกรรมในการประมวลผลกระจกด้วยเลเซอร์
กระจกซึ่งมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ การก่อสร้าง และอิเล็กทรอนิกส์ ถือเป็นพื้นที่สำคัญสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ วิธีการตัดกระจกแบบดั้งเดิม ซึ่งเกี่ยวข้องกับเครื่องมือโลหะผสมหรือเพชรแข็ง มักถูกจำกัดด้วยประสิทธิภาพที่ต่ำและขอบที่หยาบ ในทางกลับกัน การตัดด้วยเลเซอร์เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตสมาร์ทโฟน ซึ่งการตัดด้วยเลเซอร์ใช้สำหรับฝาปิดเลนส์กล้องและหน้าจอแสดงผลขนาดใหญ่ (Ding et al., 2019)
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ของกระจกประเภทที่มีมูลค่าสูง
กระจกประเภทต่างๆ เช่น กระจกออปติคอล กระจกควอทซ์ และกระจกแซฟไฟร์ ล้วนมีความท้าทายเฉพาะตัวเนื่องจากมีความเปราะบาง อย่างไรก็ตาม เทคนิคเลเซอร์ขั้นสูง เช่น การแกะสลักด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที ช่วยให้สามารถประมวลผลวัสดุเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ (Sun & Flores, 2010)
อิทธิพลของความยาวคลื่นต่อกระบวนการทางเทคโนโลยีเลเซอร์
ความยาวคลื่นของเลเซอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุ เช่น เหล็กโครงสร้าง เลเซอร์ที่ปล่อยแสงในช่วงอุลตราไวโอเลต แสงที่มองเห็นได้ แสงอินฟราเรดใกล้ และแสงอินฟราเรดไกล ได้รับการวิเคราะห์ความหนาแน่นของกำลังวิกฤตสำหรับการหลอมเหลวและการระเหย (Lazov, Angelov และ Teirumnieks, 2019)
การใช้งานที่หลากหลายขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น
การเลือกความยาวคลื่นของเลเซอร์นั้นไม่ใช่เรื่องที่ไร้เหตุผล แต่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุและผลลัพธ์ที่ต้องการเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ UV (ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแกะสลักและการตัดเฉือนด้วยความแม่นยำ เนื่องจากสามารถผลิตรายละเอียดที่ละเอียดกว่าได้ ทำให้เลเซอร์เหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์อินฟราเรดมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการประมวลผลวัสดุที่มีความหนากว่า เนื่องจากมีความสามารถในการเจาะลึกกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมหนัก (Majumdar & Manna, 2013) ในทำนองเดียวกัน เลเซอร์สีเขียวซึ่งโดยทั่วไปทำงานที่ความยาวคลื่น 532 นาโนเมตร จะพบช่องว่างในแอปพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำสูงและมีผลกระทบต่อความร้อนน้อยที่สุด เลเซอร์เหล่านี้มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะในงานไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การสร้างรูปแบบวงจร ในการใช้งานทางการแพทย์สำหรับขั้นตอนต่างๆ เช่น การแข็งตัวของเลือดด้วยแสง และในภาคพลังงานหมุนเวียนสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ความยาวคลื่นเฉพาะตัวของเลเซอร์สีเขียวยังทำให้เหมาะสำหรับการทำเครื่องหมายและแกะสลักวัสดุต่างๆ รวมถึงพลาสติกและโลหะ ซึ่งต้องการความคมชัดสูงและความเสียหายต่อพื้นผิวน้อยที่สุด ความสามารถในการปรับตัวของเลเซอร์สีเขียวนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการเลือกความยาวคลื่นในเทคโนโลยีเลเซอร์ ช่วยให้มั่นใจถึงผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับวัสดุและการใช้งานเฉพาะ
การเลเซอร์สีเขียว 525 นาโนเมตรเป็นเทคโนโลยีเลเซอร์ชนิดพิเศษที่มีลักษณะเด่นคือปล่อยแสงสีเขียวที่ความยาวคลื่น 525 นาโนเมตร เลเซอร์สีเขียวที่ความยาวคลื่นนี้ถูกนำไปใช้ในเทคนิคการจับตัวของจอประสาทตา ซึ่งพลังงานและความแม่นยำสูงของเลเซอร์จะมีประโยชน์ นอกจากนี้ เลเซอร์ยังอาจมีประโยชน์ในการประมวลผลวัสดุ โดยเฉพาะในสาขาที่ต้องการการประมวลผลด้วยความร้อนที่แม่นยำและน้อยที่สุด.การพัฒนาไดโอดเลเซอร์สีเขียวบนพื้นผิว GaN ระนาบ c เพื่อให้ได้ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นที่ 524–532 นาโนเมตร ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีเลเซอร์ การพัฒนานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการลักษณะความยาวคลื่นเฉพาะ
แหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องและ Modellocked
แหล่งเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) และแบบควาซิ-CW ที่ถูกล็อกด้วยโมเดลล็อกที่ความยาวคลื่นต่างๆ เช่น อินฟราเรดใกล้ (NIR) ที่ 1,064 นาโนเมตร สีเขียวที่ 532 นาโนเมตร และอัลตราไวโอเลต (UV) ที่ 355 นาโนเมตร ได้รับการพิจารณาสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบเลือกตัวปล่อยแสงแบบโดปด้วยเลเซอร์ ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมีผลต่อความสามารถในการปรับตัวและประสิทธิภาพในการผลิต (Patel et al., 2011)
เลเซอร์เอกไซเมอร์สำหรับวัสดุที่มีแบนด์แก๊ปกว้าง
เลเซอร์เอกไซเมอร์ซึ่งทำงานที่ความยาวคลื่น UV เหมาะสำหรับการประมวลผลวัสดุที่มีแบนด์แก็ปกว้าง เช่น แก้วและโพลีเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) โดยให้ความแม่นยำสูงและผลกระทบต่อความร้อนน้อยที่สุด (Kobayashi et al., 2017)
เลเซอร์ Nd:YAG สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม
เลเซอร์ Nd:YAG สามารถปรับความยาวคลื่นได้ จึงถูกนำไปใช้งานในหลากหลายรูปแบบ เลเซอร์ชนิดนี้สามารถทำงานได้ทั้งที่ความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตรและ 532 นาโนเมตร ทำให้มีความยืดหยุ่นในการประมวลผลวัสดุต่างๆ ตัวอย่างเช่น ความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตรเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแกะสลักลึกบนโลหะ ในขณะที่ความยาวคลื่น 532 นาโนเมตรให้การแกะสลักพื้นผิวคุณภาพสูงบนพลาสติกและโลหะเคลือบ (Moon et al., 1999)
→สินค้าที่เกี่ยวข้อง：เลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มไดโอด CW ที่มีความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตร
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง
เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นใกล้เคียงกับ 1,000 นาโนเมตร มีคุณภาพลำแสงที่ดีและมีกำลังสูง ใช้ในการเชื่อมโลหะด้วยเลเซอร์แบบรูกุญแจ เลเซอร์เหล่านี้ทำให้วัสดุระเหยและหลอมละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงทำให้ได้รอยเชื่อมที่มีคุณภาพสูง (Salminen, Piili และ Purtonen, 2010)
การบูรณาการการประมวลผลด้วยเลเซอร์กับเทคโนโลยีอื่น ๆ
การผสานการประมวลผลด้วยเลเซอร์เข้ากับเทคโนโลยีการผลิตอื่นๆ เช่น การหุ้มและการกัด ทำให้ระบบการผลิตมีประสิทธิภาพและอเนกประสงค์มากขึ้น การผสานรวมนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องมือและแม่พิมพ์ และการซ่อมเครื่องยนต์ (Nowotny et al., 2010)
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในสาขาใหม่
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ขยายไปสู่สาขาใหม่ ๆ เช่น อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ จอภาพ และฟิล์มบาง ซึ่งนำเสนอความสามารถใหม่ ๆ และปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุ ความแม่นยำของผลิตภัณฑ์ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ (Hwang et al., 2022)
แนวโน้มในอนาคตของการประมวลผลด้วยเลเซอร์
การพัฒนาในอนาคตของเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์จะเน้นที่เทคนิคการผลิตแบบใหม่ การปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ วิศวกรรมส่วนประกอบที่รวมวัสดุหลายชนิดเข้าด้วยกัน และเพิ่มประโยชน์ทางเศรษฐกิจและขั้นตอน ซึ่งรวมถึงการผลิตโครงสร้างที่มีรูพรุนที่ควบคุมได้โดยใช้เลเซอร์อย่างรวดเร็ว การเชื่อมแบบไฮบริด และการตัดแผ่นโลหะแบบโปรไฟล์ด้วยเลเซอร์ (Kukreja et al., 2013)
เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ซึ่งมีการใช้งานที่หลากหลายและนวัตกรรมใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง กำลังกำหนดอนาคตของการผลิตและการประมวลผลวัสดุ ความคล่องตัวและความแม่นยำทำให้เทคโนโลยีนี้กลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมต่างๆ และขยายขอบเขตของวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม
Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). วิธีการประมาณเบื้องต้นของความหนาแน่นพลังงานวิกฤตในกระบวนการทางเทคโนโลยีเลเซอร์สิ่งแวดล้อม เทคโนโลยี ทรัพยากร การดำเนินการของการประชุมทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติในระดับนานาชาติ. ลิงค์
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011). การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบเลือกตัวปล่อยด้วยเลเซอร์โดปด้วยความเร็วสูงโดยใช้แหล่งเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) ขนาด 532 นาโนเมตรและแบบควาซิ-CW แบบโมเดลล็อคลิงค์
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., & Mizoguchi, H. (2017) การประมวลผลเลเซอร์กำลังสูง DUV สำหรับแก้วและ CFRPลิงค์
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J., & Kim, K.-S. (1999). การเพิ่มความถี่ภายในโพรงอย่างมีประสิทธิภาพจากเลเซอร์ Nd:YAG แบบไดโอดชนิดรีเฟลกเตอร์แบบกระจายที่ปั๊มด้านข้างโดยใช้ผลึก KTPลิงค์
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010) ลักษณะการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงการดำเนินการของสถาบันวิศวกรเครื่องกล ส่วน C: วารสารวิทยาศาสตร์วิศวกรรมเครื่องกล 224, 1019-1029.ลิงค์
Majumdar, J. และ Manna, I. (2013). บทนำสู่การผลิตวัสดุด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์ลิงค์
กง, ส. (2555). การสืบสวนและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลเลเซอร์ขั้นสูง.ลิงค์
Yumoto, J., Torizuka, K., และ Kuroda, R. (2017). การพัฒนาแท่นทดสอบการผลิตด้วยเลเซอร์และฐานข้อมูลสำหรับการประมวลผลวัสดุด้วยเลเซอร์บทวิจารณ์วิศวกรรมเลเซอร์, 45, 565-570.ลิงค์
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., และ Hong, M. (2019) ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการตรวจสอบในแหล่งกำเนิดสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์SCIENTIA SINICA ฟิสิกส์, เครื่องกล และดาราศาสตร์. ลิงค์
Sun, H. และ Flores, K. (2010). การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของกระจกโลหะจำนวนมากที่ผ่านการประมวลผลด้วยเลเซอร์โดยใช้ Zrธุรกรรมทางโลหะและวัสดุ ก. ลิงค์
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). เซลล์เลเซอร์แบบบูรณาการสำหรับการหุ้มและการกัดด้วยเลเซอร์แบบรวมการประกอบอัตโนมัติ 30(1), 36-38.ลิงค์
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013). เทคนิคการประมวลผลวัสดุด้วยเลเซอร์ใหม่ๆ สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมในอนาคตลิงค์
Hwang, E., Choi, J. และ Hong, S. (2022). กระบวนการสูญญากาศด้วยเลเซอร์แบบใหม่สำหรับการผลิตที่มีความแม่นยำสูงและให้ผลผลิตสูงระดับนาโน. ลิงค์
เวลาโพสต์ : 18 ม.ค. 2567