مستقبل التصنيع الدقيق فائق السرعة

تُعدّ المعالجة الدقيقة جزءًا أساسيًا من صناعة الليزر. وقد تطورت من ليزرات النانوثانية الخضراء/فوق البنفسجية الصلبة المبكرة إلى ليزرات البيكوثانية والفيمتوثانية، والآن أصبحت الليزرات فائقة السرعة هي السائدة. ما هو اتجاه التطوير المستقبلي للمعالجة الدقيقة فائقة السرعة؟

كانت الليزرات فائقة السرعة أول من سلك مسار تقنية الليزر ذي الحالة الصلبة. تتميز هذه الليزرات بقدرة خرج عالية، واستقرار عالٍ، وتحكم دقيق. وهي تمثل امتدادًا مطورًا لليزر ذي الحالة الصلبة الذي يعمل بتقنية النانوثانية/أقل من النانوثانية، لذا فإن استبدال ليزرات النانوثانية بليزر ذي الحالة الصلبة الذي يعمل بتقنية البيكوثانية/الفيمتوثانية يُعد أمرًا منطقيًا. ومع شيوع استخدام ليزرات الألياف، اتجهت الليزرات فائقة السرعة أيضًا نحو هذا التوجه، وبرزت ليزرات الألياف التي تعمل بتقنية البيكوثانية/الفيمتوثانية بسرعة، لتنافس الليزرات فائقة السرعة ذات الحالة الصلبة.

من أهم مميزات الليزر فائق السرعة الانتقال من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية. تُحقق معالجة الليزر بالأشعة تحت الحمراء بتقنية البيكوثانية نتائج شبه مثالية في قطع الزجاج وحفره، ومعالجة الركائز الخزفية، وقطع الرقائق، وغيرها. ومع ذلك، يُمكن للأشعة فوق البنفسجية، بفضل نبضاتها فائقة القصر، تحقيق "معالجة باردة" فائقة الدقة، حيث لا تترك عمليات التثقيب والقطع على المادة أي آثار احتراق تقريبًا، مما يُحقق معالجة مثالية.

يتجه التطور التكنولوجي لأشعة الليزر النبضية فائقة القصر نحو زيادة الطاقة ، من 3 و5 واط في بداياتها إلى مستوى 100 واط حاليًا. وتستخدم عمليات المعالجة الدقيقة في السوق حاليًا طاقة تتراوح بين 20 و50 واط. وقد بدأت مؤسسة ألمانية بمعالجة مشكلة الليزر فائق السرعة بقدرة كيلوواط. (S&A) مبرد ليزر فائق السرعة يمكن لهذه السلسلة تلبية احتياجات التبريد لمعظم الليزر فائق السرعة الموجود في السوق، وإثراء خط إنتاج المبردات من S&A وفقًا لتغيرات السوق.

بسبب عوامل مثل جائحة كوفيد-19 والوضع الاقتصادي غير المستقر، من المتوقع أن يشهد الطلب على الإلكترونيات الاستهلاكية، كالساعات والأجهزة اللوحية، تباطؤًا في عام 2022، وأن ينخفض ​​الطلب على الليزر فائق السرعة في لوحات الدوائر المطبوعة وشاشات العرض ومصابيح LED. وقد اقتصر النمو على قطاعي الدوائر والرقائق، بينما واجهت عمليات التصنيع الدقيق بالليزر فائق السرعة تحديات في النمو.

يكمن الحل الأمثل لأشعة الليزر فائقة السرعة في زيادة الطاقة وتطوير تطبيقاتها. ستصبح أشعة الليزر ذات القدرة العالية (مئة واط) بتقنية البيكوثانية معيارًا في المستقبل. تُمكّن أشعة الليزر ذات معدل التكرار العالي وطاقة النبضات العالية من تحقيق قدرات معالجة أكبر، مثل قطع وحفر الزجاج بسماكة تصل إلى 8 مم. يتميز ليزر البيكوثانية فوق البنفسجي بانعدام الإجهاد الحراري تقريبًا، وهو مناسب لمعالجة المواد شديدة الحساسية، مثل قطع الدعامات وغيرها من المنتجات الطبية بالغة الحساسية.

في قطاعات تجميع وتصنيع المنتجات الإلكترونية، والفضاء، والطب الحيوي، ورقائق أشباه الموصلات، وغيرها، ستكون هناك متطلبات عديدة للتصنيع الدقيق للأجزاء، وسيكون المعالجة بالليزر غير التلامسي الخيار الأمثل. ومع تحسن الأوضاع الاقتصادية، سيعود استخدام الليزر فائق السرعة حتمًا إلى مسار النمو المرتفع.