สมัครสมาชิกโซเชียลมีเดียของเราเพื่อรับโพสต์ทันที
บทนำสู่การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในการผลิต
เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา เช่น การบินและอวกาศ ยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ เทคโนโลยีนี้มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาคุณภาพผลิตภัณฑ์ ผลิตภาพแรงงาน และระบบอัตโนมัติ ควบคู่ไปกับการลดมลพิษและการใช้วัสดุ (Gong, 2012)
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในวัสดุโลหะและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ
การประยุกต์ใช้การประมวลผลด้วยเลเซอร์เป็นหลักในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาอยู่ในวัสดุโลหะ ซึ่งรวมถึงการตัด การเชื่อม และการหุ้ม อย่างไรก็ตาม สาขานี้กำลังขยายไปสู่วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น สิ่งทอ แก้ว พลาสติก พอลิเมอร์ และเซรามิก วัสดุเหล่านี้แต่ละชนิดเปิดโอกาสให้กับอุตสาหกรรมต่างๆ แม้ว่าจะมีเทคนิคการประมวลผลที่เป็นที่ยอมรับแล้วก็ตาม (Yumoto et al., 2017)
ความท้าทายและนวัตกรรมในการแปรรูปกระจกด้วยเลเซอร์
กระจก ซึ่งมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ ก่อสร้าง และอิเล็กทรอนิกส์ ถือเป็นสาขาสำคัญสำหรับการแปรรูปด้วยเลเซอร์ วิธีการตัดกระจกแบบดั้งเดิม ซึ่งใช้โลหะผสมแข็งหรือเครื่องมือเพชร มีข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพและขอบที่หยาบ ในทางกลับกัน การตัดด้วยเลเซอร์เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตสมาร์ทโฟน ซึ่งการตัดด้วยเลเซอร์มักใช้กับฝาครอบเลนส์กล้องและหน้าจอแสดงผลขนาดใหญ่ (Ding et al., 2019)
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ของกระจกชนิดมูลค่าสูง
กระจกหลายประเภท เช่น กระจกออปติคอล กระจกควอตซ์ และกระจกแซฟไฟร์ ล้วนมีความท้าทายเฉพาะตัวเนื่องจากความเปราะบาง อย่างไรก็ตาม เทคนิคเลเซอร์ขั้นสูง เช่น การกัดด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที ช่วยให้สามารถประมวลผลวัสดุเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ (Sun & Flores, 2010)
อิทธิพลของความยาวคลื่นต่อกระบวนการเทคโนโลยีเลเซอร์
ความยาวคลื่นของเลเซอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุอย่างเหล็กโครงสร้าง เลเซอร์ที่ปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลต อินฟราเรดที่มองเห็นได้ อินฟราเรดใกล้ และอินฟราเรดไกล ได้รับการวิเคราะห์ความหนาแน่นกำลังวิกฤตสำหรับการหลอมเหลวและการระเหย (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019)
การใช้งานที่หลากหลายขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น
การเลือกความยาวคลื่นของเลเซอร์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความลำเอียงของวัสดุ แต่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุและผลลัพธ์ที่ต้องการเป็นอย่างมาก ยกตัวอย่างเช่น เลเซอร์ UV (ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแกะสลักและการตัดเฉือนขนาดเล็กที่มีความแม่นยำ เนื่องจากสามารถให้รายละเอียดที่ละเอียดกว่า ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์อินฟราเรดมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการแปรรูปวัสดุที่มีความหนา เนื่องจากความสามารถในการเจาะทะลุที่ลึกกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมหนัก (Majumdar & Manna, 2013) ในทำนองเดียวกัน เลเซอร์สีเขียว ซึ่งโดยทั่วไปทำงานที่ความยาวคลื่น 532 นาโนเมตร มักพบได้ในงานที่ต้องใช้ความแม่นยำสูงและมีผลกระทบต่อความร้อนน้อยที่สุด เลเซอร์สีเขียวมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในงานไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การจัดรูปแบบวงจร ในงานทางการแพทย์ เช่น กระบวนการแข็งตัวของแสง และในภาคพลังงานหมุนเวียนสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ความยาวคลื่นเฉพาะของเลเซอร์สีเขียวยังทำให้เหมาะสำหรับการทำเครื่องหมายและแกะสลักวัสดุหลากหลายชนิด รวมถึงพลาสติกและโลหะ ที่ต้องการความคมชัดสูงและความเสียหายต่อพื้นผิวน้อยที่สุด ความสามารถในการปรับตัวของเลเซอร์สีเขียวนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการเลือกความยาวคลื่นในเทคโนโลยีเลเซอร์ เพื่อให้แน่ใจว่าจะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับวัสดุและการใช้งานเฉพาะ
การเลเซอร์สีเขียว 525 นาโนเมตรเป็นเทคโนโลยีเลเซอร์ชนิดพิเศษที่มีลักษณะเฉพาะคือการปล่อยแสงสีเขียวที่ความยาวคลื่น 525 นาโนเมตร เลเซอร์สีเขียวที่ความยาวคลื่นนี้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในการแข็งตัวของจอประสาทตา ซึ่งกำลังแสงและความแม่นยำสูงจะเป็นประโยชน์ นอกจากนี้ เลเซอร์สีเขียวยังมีประโยชน์ในกระบวนการแปรรูปวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาที่ต้องการการประมวลผลด้วยความร้อนที่แม่นยำและผลกระทบน้อยที่สุด.การพัฒนาไดโอดเลเซอร์สีเขียวบนแผ่นรองรับ GaN ระนาบ c เพื่อให้ได้ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นที่ 524–532 นาโนเมตร ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีเลเซอร์ การพัฒนานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งานที่ต้องการคุณสมบัติความยาวคลื่นเฉพาะ
แหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องและแบบ Modellocked
แหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) และแบบควาซิ-CW ที่ถูกจำลองล็อกที่ความยาวคลื่นต่างๆ เช่น อินฟราเรดใกล้ (NIR) ที่ 1064 นาโนเมตร กรีนที่ 532 นาโนเมตร และอัลตราไวโอเลต (UV) ที่ 355 นาโนเมตร ได้รับการพิจารณาสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบเลือกตัวปล่อยแสงแบบโดปด้วยเลเซอร์ ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมีผลต่อความสามารถในการปรับตัวและประสิทธิภาพในการผลิต (Patel et al., 2011)
เลเซอร์เอ็กไซเมอร์สำหรับวัสดุแบนด์แก็ปกว้าง
เลเซอร์เอ็กไซเมอร์ซึ่งทำงานที่ความยาวคลื่น UV เหมาะสำหรับการประมวลผลวัสดุที่มีแบนด์แก๊ปกว้าง เช่น แก้วและโพลีเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) โดยให้ความแม่นยำสูงและผลกระทบต่อความร้อนน้อยที่สุด (Kobayashi et al., 2017)
เลเซอร์ Nd:YAG สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม
เลเซอร์ Nd:YAG มีความสามารถในการปรับความยาวคลื่นได้หลากหลาย จึงถูกนำไปใช้งานอย่างหลากหลาย ความสามารถในการทำงานที่ความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตร และ 532 นาโนเมตร ช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการประมวลผลวัสดุต่างๆ ยกตัวอย่างเช่น ความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตร เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแกะสลักลึกบนโลหะ ในขณะที่ความยาวคลื่น 532 นาโนเมตร เหมาะสำหรับการแกะสลักพื้นผิวคุณภาพสูงบนพลาสติกและโลหะเคลือบ (Moon et al., 1999)
→สินค้าที่เกี่ยวข้อง：เลเซอร์โซลิดสเตตแบบปั๊มไดโอด CW ที่มีความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตร
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง
เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นใกล้ 1,000 นาโนเมตร ให้คุณภาพลำแสงที่ดีและกำลังสูง ถูกนำมาใช้ในการเชื่อมโลหะด้วยเลเซอร์แบบรูกุญแจ เลเซอร์เหล่านี้สามารถระเหยและหลอมวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดรอยเชื่อมคุณภาพสูง (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010)
การบูรณาการการประมวลผลด้วยเลเซอร์กับเทคโนโลยีอื่น ๆ
การผสานรวมการประมวลผลด้วยเลเซอร์เข้ากับเทคโนโลยีการผลิตอื่นๆ เช่น การหุ้มและการกัด นำไปสู่ระบบการผลิตที่มีประสิทธิภาพและหลากหลายมากขึ้น การผสานรวมนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องมือและแม่พิมพ์ และการซ่อมเครื่องยนต์ (Nowotny et al., 2010)
การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในสาขาใหม่
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ขยายไปสู่สาขาใหม่ ๆ เช่น อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ จอภาพ และฟิล์มบาง ซึ่งนำเสนอความสามารถใหม่ ๆ และปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุ ความแม่นยำของผลิตภัณฑ์ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ (Hwang et al., 2022)
แนวโน้มในอนาคตของการประมวลผลด้วยเลเซอร์
การพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ในอนาคตมุ่งเน้นไปที่เทคนิคการผลิตแบบใหม่ การปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ การพัฒนาส่วนประกอบวัสดุหลายชนิดแบบบูรณาการทางวิศวกรรม และการเพิ่มประโยชน์ทางเศรษฐกิจและกระบวนการ ซึ่งรวมถึงการผลิตโครงสร้างที่มีรูพรุนควบคุมด้วยเลเซอร์อย่างรวดเร็ว การเชื่อมแบบไฮบริด และการตัดแผ่นโลหะด้วยเลเซอร์ (Kukreja et al., 2013)
เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ ซึ่งมีการใช้งานที่หลากหลายและนวัตกรรมที่ไม่หยุดนิ่ง กำลังกำหนดอนาคตของการผลิตและการแปรรูปวัสดุ ความหลากหลายและความแม่นยำของเทคโนโลยีนี้ทำให้เทคโนโลยีนี้กลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ก้าวข้ามขีดจำกัดของวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม
Lazov, L., Angelov, N., & Teirumnieks, E. (2019). วิธีการประมาณเบื้องต้นของความหนาแน่นพลังงานวิกฤตในกระบวนการทางเทคโนโลยีเลเซอร์สิ่งแวดล้อม เทคโนโลยี ทรัพยากร รายงานการประชุมวิชาการและปฏิบัตินานาชาติ. ลิงค์
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A., และ Bovatsek, J. (2011). การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบเลือกตัวปล่อยแสงเลเซอร์โด๊ปด้วยความเร็วสูงโดยใช้แหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) ขนาด 532 นาโนเมตรและเลเซอร์แบบควาซิ-CW รุ่น Modelockedลิงค์
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., และ Kim, K.-S. (1999). การเพิ่มความถี่ภายในโพรงอย่างมีประสิทธิภาพจากเลเซอร์ Nd:YAG แบบไดโอดชนิดรีเฟลกเตอร์แบบกระจายตัวที่ปั๊มด้านข้างโดยใช้ผลึก KTPลิงค์
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010) ลักษณะการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงการดำเนินการของสถาบันวิศวกรเครื่องกล ส่วน C: วารสารวิทยาศาสตร์วิศวกรรมเครื่องกล 224, 1019-1029.ลิงค์
Majumdar, J. และ Manna, I. (2013). บทนำสู่การผลิตวัสดุโดยใช้เลเซอร์ลิงค์
Gong, S. (2012). การสืบสวนและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลเลเซอร์ขั้นสูงลิงค์
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). การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของแก้วโลหะจำนวนมากที่ผ่านการประมวลผลด้วยเลเซอร์โดยใช้ Zrธุรกรรมทางโลหะและวัสดุ A. ลิงค์
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S., & Beyer, E. (2010). เซลล์เลเซอร์แบบบูรณาการสำหรับการหุ้มและการกัดด้วยเลเซอร์แบบรวมการประกอบอัตโนมัติ 30(1), 36-38.ลิงค์
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P., และ Rao, BT (2013). เทคนิคการแปรรูปวัสดุด้วยเลเซอร์สมัยใหม่สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมในอนาคตลิงค์
Hwang, E., Choi, J. และ Hong, S. (2022). กระบวนการสุญญากาศด้วยเลเซอร์ที่เกิดขึ้นใหม่สำหรับการผลิตที่มีความแม่นยำสูงและผลผลิตสูงระดับนาโน. ลิงค์
เวลาโพสต์: 18 ม.ค. 2567