ข่าว - การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในโลหะ แก้ว และอื่นๆ

สมัครสมาชิกโซเชียลมีเดียของเราเพื่อโพสต์พร้อมท์

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการแปรรูปด้วยเลเซอร์ในการผลิต

เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ ยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ ผลิตภาพแรงงาน และระบบอัตโนมัติ ในขณะเดียวกันก็ลดมลพิษและการใช้วัสดุ (Gong, 2012)

การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในวัสดุโลหะและอโลหะ

การใช้งานหลักของการประมวลผลด้วยเลเซอร์ในทศวรรษที่ผ่านมาคือในวัสดุโลหะ รวมถึงการตัด การเชื่อม และการหุ้ม อย่างไรก็ตาม สาขานี้กำลังขยายไปสู่วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น สิ่งทอ แก้ว พลาสติก โพลีเมอร์ และเซรามิก วัสดุแต่ละชนิดเหล่านี้เปิดโอกาสในอุตสาหกรรมต่างๆ แม้ว่าพวกเขาจะได้สร้างเทคนิคการประมวลผลแล้วก็ตาม (Yumoto et al., 2017)

ความท้าทายและนวัตกรรมในการแปรรูปแก้วด้วยเลเซอร์

แก้วซึ่งมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ การก่อสร้าง และอิเล็กทรอนิกส์ ถือเป็นส่วนสำคัญสำหรับการแปรรูปด้วยเลเซอร์ วิธีการตัดกระจกแบบดั้งเดิมซึ่งเกี่ยวข้องกับโลหะผสมแข็งหรือเครื่องมือเพชร จะถูกจำกัดด้วยประสิทธิภาพต่ำและขอบที่หยาบ ในทางตรงกันข้าม การตัดด้วยเลเซอร์เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตสมาร์ทโฟน ซึ่งใช้การตัดด้วยเลเซอร์สำหรับฝาครอบเลนส์กล้องและหน้าจอแสดงผลขนาดใหญ่ (Ding et al., 2019)

การประมวลผลด้วยเลเซอร์สำหรับประเภทกระจกที่มีมูลค่าสูง

กระจกประเภทต่างๆ เช่น แก้วแสง แก้วควอทซ์ และกระจกแซฟไฟร์ นำเสนอความท้าทายที่ไม่เหมือนใครเนื่องจากธรรมชาติที่เปราะบาง อย่างไรก็ตาม เทคนิคเลเซอร์ขั้นสูง เช่น การแกะสลักด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที ทำให้สามารถประมวลผลวัสดุเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ (Sun & Flores, 2010)

อิทธิพลของความยาวคลื่นต่อกระบวนการเทคโนโลยีเลเซอร์

ความยาวคลื่นของเลเซอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุ เช่น เหล็กโครงสร้าง เลเซอร์ที่เปล่งแสงในพื้นที่อินฟราเรดที่มองเห็นได้ ใกล้และไกลได้รับการวิเคราะห์เพื่อหาความหนาแน่นของพลังงานวิกฤตสำหรับการหลอมละลายและการระเหย (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019)

การใช้งานที่หลากหลายตามความยาวคลื่น

การเลือกความยาวคลื่นเลเซอร์นั้นไม่ได้เป็นไปตามอำเภอใจ แต่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุและผลลัพธ์ที่ต้องการเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ยูวี (ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแกะสลักที่แม่นยำและการตัดเฉือนระดับไมโคร เนื่องจากสามารถสร้างรายละเอียดได้ละเอียดยิ่งขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์อินฟราเรดมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการประมวลผลวัสดุที่มีความหนามากขึ้น เนื่องจากมีความสามารถในการเจาะทะลุได้ลึกกว่า ทำให้เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมหนัก (Majumdar & Manna, 2013) ในทำนองเดียวกัน เลเซอร์สีเขียว ซึ่งโดยทั่วไปทำงานที่ความยาวคลื่น 532 นาโนเมตร พบว่ามีเฉพาะในการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงโดยมีผลกระทบต่อความร้อนน้อยที่สุด พวกมันมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในไมโครอิเล็กทรอนิกส์สำหรับงานต่างๆ เช่น การสร้างแบบจำลองวงจร ในการใช้งานทางการแพทย์สำหรับขั้นตอนต่างๆ เช่น โฟโตโคเอกูเลชั่น และในภาคส่วนพลังงานหมุนเวียนสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ความยาวคลื่นที่เป็นเอกลักษณ์ของเลเซอร์สีเขียวยังทำให้เหมาะสำหรับการมาร์กและการแกะสลักวัสดุที่หลากหลาย รวมถึงพลาสติกและโลหะ ที่ต้องการคอนทราสต์สูงและความเสียหายพื้นผิวน้อยที่สุด ความสามารถในการปรับตัวของเลเซอร์สีเขียวนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการเลือกความยาวคลื่นในเทคโนโลยีเลเซอร์ เพื่อให้มั่นใจถึงผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับวัสดุและการใช้งานเฉพาะ

ที่เลเซอร์สีเขียว 525 นาโนเมตรเป็นเทคโนโลยีเลเซอร์ประเภทหนึ่งที่โดดเด่นด้วยการปล่อยแสงสีเขียวที่ชัดเจนที่ความยาวคลื่น 525 นาโนเมตร เลเซอร์สีเขียวที่ความยาวคลื่นนี้ค้นหาการใช้งานในโฟโตโคเอกูเลชันของจอประสาทตา ซึ่งมีประโยชน์และกำลังสูงและความแม่นยำ นอกจากนี้ยังอาจมีประโยชน์ในการแปรรูปวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาที่ต้องการการประมวลผลผลกระทบความร้อนที่แม่นยำและน้อยที่สุด.การพัฒนาไดโอดเลเซอร์สีเขียวบนพื้นผิว GaN ของระนาบ c ไปสู่ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นที่ 524–532 นาโนเมตร ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีเลเซอร์ การพัฒนานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการคุณลักษณะความยาวคลื่นเฉพาะ

คลื่นต่อเนื่องและแหล่งกำเนิดเลเซอร์ Modelocked

คลื่นต่อเนื่อง (CW) และแหล่งกำเนิดเลเซอร์กึ่ง CW แบบจำลองที่ความยาวคลื่นต่างๆ เช่น อินฟราเรดใกล้ (NIR) ที่ 1,064 นาโนเมตร สีเขียวที่ 532 นาโนเมตร และอัลตราไวโอเลต (UV) ที่ 355 นาโนเมตร ได้รับการพิจารณาสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ตัวปล่อยสารกระตุ้นแบบเลือกสรรด้วยเลเซอร์ ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมีผลกระทบต่อความสามารถในการปรับตัวและประสิทธิภาพของการผลิต (Patel et al., 2011)

เลเซอร์ Excimer สำหรับวัสดุที่มีแถบความถี่กว้าง

เลเซอร์ Excimer ซึ่งทำงานที่ความยาวคลื่น UV เหมาะสำหรับการประมวลผลวัสดุที่มีแถบความถี่กว้าง เช่น แก้วและโพลีเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ซึ่งให้ความแม่นยำสูงและมีผลกระทบต่อความร้อนน้อยที่สุด (Kobayashi et al., 2017)

เลเซอร์ Nd:YAG สำหรับงานอุตสาหกรรม

เลเซอร์ Nd:YAG ซึ่งมีความสามารถในการปรับตัวในแง่ของการปรับความยาวคลื่น ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ความสามารถในการทำงานที่ทั้ง 1,064 นาโนเมตรและ 532 นาโนเมตรทำให้มีความยืดหยุ่นในการประมวลผลวัสดุที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตรเหมาะสำหรับการแกะสลักลึกบนโลหะ ในขณะที่ความยาวคลื่น 532 นาโนเมตรให้การแกะสลักพื้นผิวคุณภาพสูงบนพลาสติกและโลหะเคลือบ (Moon et al., 1999)

→ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง：เลเซอร์โซลิดสเตตปั๊มไดโอด CW ที่มีความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตร

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง

เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นใกล้ 1,000 นาโนเมตร ซึ่งมีคุณภาพลำแสงที่ดีและมีกำลังสูง ถูกนำมาใช้ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์รูกุญแจสำหรับโลหะ เลเซอร์เหล่านี้ระเหยและหลอมวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดรอยเชื่อมคุณภาพสูง (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010)

การบูรณาการการประมวลผลด้วยเลเซอร์กับเทคโนโลยีอื่นๆ

การบูรณาการการประมวลผลด้วยเลเซอร์เข้ากับเทคโนโลยีการผลิตอื่นๆ เช่น การหุ้มและการกัด ได้นำไปสู่ระบบการผลิตที่มีประสิทธิภาพและหลากหลายมากขึ้น การบูรณาการนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องมือและแม่พิมพ์ และการซ่อมเครื่องยนต์ (Nowotny et al., 2010)

การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในพื้นที่เกิดใหม่

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ขยายไปสู่สาขาเกิดใหม่ เช่น อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ จอแสดงผล และฟิล์มบาง โดยนำเสนอความสามารถใหม่ๆ และปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุ ความแม่นยำของผลิตภัณฑ์ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ (Hwang et al., 2022)

แนวโน้มในอนาคตในการประมวลผลด้วยเลเซอร์

การพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ในอนาคตมุ่งเน้นไปที่เทคนิคการประดิษฐ์แบบใหม่ การปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ การสร้างส่วนประกอบทางวิศวกรรมที่บูรณาการวัสดุหลายชนิด และการเพิ่มผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและขั้นตอน ซึ่งรวมถึงการผลิตโครงสร้างอย่างรวดเร็วด้วยเลเซอร์โดยมีการควบคุมความพรุน การเชื่อมแบบไฮบริด และการตัดโปรไฟล์ด้วยเลเซอร์ของแผ่นโลหะ (Kukreja et al., 2013)

เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์พร้อมการใช้งานที่หลากหลายและนวัตกรรมที่ต่อเนื่อง กำลังกำหนดอนาคตของการผลิตและการแปรรูปวัสดุ ความคล่องตัวและความแม่นยำทำให้เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งก้าวข้ามขีดจำกัดของวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม

ลาซอฟ, แอล., แองเจลอฟ, เอ็น., และเทรุมนีคส์, อี. (2019) วิธีการประมาณค่าเบื้องต้นของความหนาแน่นของกำลังวิกฤตในกระบวนการเทคโนโลยีเลเซอร์สิ่งแวดล้อม. เทคโนโลยี ทรัพยากร. การดำเนินการของการประชุมทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติระหว่างประเทศ. ลิงค์
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., & Bovatsek, J. (2011) การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบเลือกสรรตัวปล่อยแสงเลเซอร์ด้วยความเร็วสูงโดยใช้คลื่นต่อเนื่อง 532 นาโนเมตร (CW) และแหล่งเลเซอร์จำลองแบบ Quasi-CWลิงค์
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J., & Mizoguchi, H. (2017) การประมวลผลเลเซอร์กำลังสูง DUV สำหรับแก้วและ CFRPลิงค์
มูน, เอช, ยี่, เจ., รี, วาย., ชา, บี., ลี, เจ. และคิม, เค.-เอส. (1999) ความถี่ในโพรงจมูกที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจากเลเซอร์ Nd: YAG แบบปั๊มด้านข้างชนิดตัวสะท้อนแสงแบบกระจายโดยใช้คริสตัล KTPลิงค์
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010) ลักษณะการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงการดำเนินการของสถาบันวิศวกรเครื่องกล ภาค C: วารสารวิทยาศาสตร์วิศวกรรมเครื่องกล, 224, 1019-1029.ลิงค์
มาจุมดาร์ เจ. และมานา ไอ. (2013) รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการผลิตวัสดุโดยใช้เลเซอร์ช่วยลิงค์
กง ส. (2012) การตรวจสอบและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ขั้นสูงลิงค์
ยูโมโตะ เจ. โทริซึกะ เค. และคุโรดะ อาร์. (2017) การพัฒนาเตียงทดสอบการผลิตด้วยเลเซอร์และฐานข้อมูลสำหรับการแปรรูปวัสดุด้วยเลเซอร์การทบทวนวิศวกรรมเลเซอร์, 45,565-570.ลิงค์
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j., และ Hong, M. (2019) ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการตรวจสอบในแหล่งกำเนิดสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์SCIENTIA SINICA ฟิสิกส์, เครื่องกล และดาราศาสตร์. ลิงค์
ซัน, เอช. และฟลอเรส, เค. (2010) การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของแก้วโลหะจำนวนมากที่ใช้ Zr ที่ผ่านกระบวนการด้วยเลเซอร์ธุรกรรมด้านโลหะและวัสดุ ก. ลิงค์
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010) เซลล์เลเซอร์ในตัวสำหรับการหุ้มและการกัดด้วยเลเซอร์แบบรวมการประกอบอัตโนมัติ, 30(1), 36-38.ลิงค์
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., & Rao, BT (2013) เทคนิคการประมวลผลวัสดุเลเซอร์ที่เกิดขึ้นใหม่สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมในอนาคตลิงค์
Hwang, E. , Choi, J. , และ Hong, S. (2022) กระบวนการสุญญากาศที่ใช้เลเซอร์ช่วยแบบใหม่เพื่อการผลิตที่มีความแม่นยำสูงและให้ผลตอบแทนสูงระดับนาโน. ลิงค์