Beira laser bidezko prozesamenduaren egungo egoera eta potentziala aztertzen

Laser bidezko fabrikazio teknologiak garapen azkarra izan du azken hamarkadan, eta bere aplikazio nagusia metalezko materialen laser prozesamendua izan da. Laser bidezko ebaketa, laser bidezko soldadura eta metalen laser bidezko estaldura dira metalen laser bidezko prozesamenduan prozesu garrantzitsuenen artean. Hala ere, kontzentrazioa handitzen den heinean, laser produktuen homogeneizazioa larria bihurtu da, laser merkatuaren hazkundea mugatuz. Beraz, aurrera egiteko, laser aplikazioek material-eremu berrietara hedatu behar dute. Laser aplikazioetarako egokiak diren material ez-metalikoen artean daude ehunak, beira, plastikoak, polimeroak, zeramikak eta gehiago. Material bakoitzak hainbat industria dakartza, baina prozesatzeko teknika helduak badaude dagoeneko, eta horrek ez du laser ordezkapena lan erraza bihurtzen.

Material ez-metalikoen eremu batean sartzeko, materialarekin laser bidezko interakzioa bideragarria den eta erreakzio kaltegarriak gertatuko diren aztertu behar da. Gaur egun, beira balio erantsi handiko eta laser bidezko prozesatzeko aplikazioetarako potentziala duen arlo garrantzitsu gisa nabarmentzen da.

Beirazko laser bidezko ebaketa egiteko espazio handia

Beira industria-material garrantzitsua da, hainbat industriatan erabiltzen dena, hala nola automobilgintzan, eraikuntzan, medikuntzan eta elektronikan. Bere aplikazioak mikrometroak neurtzen dituzten eskala txikiko iragazki optikoetatik hasi eta automobilgintza edo eraikuntza bezalako industrietan erabiltzen diren eskala handiko beirazko paneletaraino doaz.

Beira beira optikoan, kuartzozko beiran, beira mikrokristalinoan, zafiro beiran eta gehiagotan sailka daiteke. Beirazko ezaugarri nabarmena hauskorra izatea da, eta horrek erronka handiak dakartza prozesatzeko metodo tradizionalentzat. Beira ebakitzeko metodo tradizionalek aleazio gogorrak edo diamantezko tresnak erabiltzen dituzte normalean, ebakitze-prozesua bi urratsetan banatuta. Lehenik eta behin, pitzadura bat sortzen da beiraren gainazalean diamantezko punta duen tresna bat edo aleazio gogorreko artezketa-gurpil bat erabiliz. Bigarrenik, baliabide mekanikoak erabiltzen dira beira pitzadura-lerroan zehar bereizteko. Hala ere, prozesu tradizional hauek eragozpen argiak dituzte. Nahiko eraginkorrak ez dira, ertz irregularrak sortzen dituzte eta askotan bigarren mailako leuntzea behar dute, eta hondakin eta hauts asko sortzen dute. Gainera, beirazko panelen erdian zuloak egitea edo forma irregularrak moztea bezalako zereginetarako, metodo tradizionalak nahiko erronka handiak dira. Hemen agertzen dira beira laser bidez moztearen abantailak 2022an, Txinako beira industriaren salmenten diru-sarrerak 744,3 mila milioi yuan ingurukoak izan ziren. Laser bidezko ebaketa teknologiaren sartze-tasa beira-industrian oraindik hasierako fasean dago, eta horrek adierazten du laser bidezko ebaketa teknologiaren aplikaziorako espazio esanguratsua dagoela ordezko gisa.

Beirazko laser bidezko ebaketa: telefono mugikorretatik aurrera

Beira laser bidezko ebaketan askotan Bezier fokatze-buru bat erabiltzen da beiraren barruan potentzia eta dentsitate handiko laser izpiak sortzeko. Bezier izpia beiraren barruan fokatuz, materiala berehala lurruntzen du, lurruntze-eremu bat sortuz, eta hau azkar hedatzen da goiko eta beheko gainazaletan pitzadurak eratzeko. Pitzadura hauek poro-puntu txiki ugariz osatutako ebaketa-sekzioa osatzen dute, kanpoko tentsio-hausturen bidez ebakitzea lortuz.

Laser teknologian izandako aurrerapen nabarmenekin, potentzia mailak ere handitu egin dira. 20W-tik gorako potentzia duen nanosegundoko laser berde batek beira eraginkortasunez moztu dezake, eta 15W-tik gorako potentzia duen pikosegundoko laser ultramore batek, berriz, 2 mm-ko lodiera baino gutxiagoko beira ahaleginik gabe mozten du. Badira 17 mm-ko lodiera duen beira moztu dezaketen Txinako enpresak. Laser bidezko ebaketa beirak eraginkortasun handia du. Adibidez, 10 cm-ko diametroko beirazko pieza bat 3 mm-ko lodierako beira batean mozteko, 10 segundo inguru baino ez dira behar laser bidezko ebaketarekin, labana mekanikoekin hainbat minutu behar diren bitartean. Laser bidez moztutako ertzak leunak dira, 30 μm-ko zehaztasunarekin, eta horrek ez du bigarren mailako mekanizaziorik behar industria-produktu orokorretarako.

Beira laser bidez ebaketa garapen nahiko berria da, duela sei edo zazpi urte inguru hasi zena. Telefono mugikorren fabrikazio-industria izan zen lehenengoen artean, kamera-beirazko estalkietan laser bidezko ebaketa erabiliz eta ikusezintasuneko laser bidezko ebaketa-gailu bat sartu zenean gorakada izan zuen. Pantaila osoko telefonoen ospearekin, pantaila handiko beirazko panel osoen laser bidezko ebaketa zehatzak nabarmen handitu du beira prozesatzeko gaitasuna. Laser bidezko ebaketa ohikoa bihurtu da telefono mugikorren beirazko osagaien prozesamenduan. Joera hau batez ere telefono mugikorren estalkiko beira laserrez prozesatzeko ekipamendu automatizatuek, kamera babesteko lenteetarako laserrez ebaketa gailuek eta beirazko substratuak laserrez zulatzeko ekipamendu adimendunek bultzatu dute.

Autoan muntatutako pantaila elektronikoko beirak pixkanaka laser bidezko ebaketa hartzen ari dira

Autoetan muntatutako pantailek beirazko panel asko kontsumitzen dituzte, batez ere kontrol zentraleko pantailek, nabigazio sistemek, aginte-kamerek, etab. Gaur egun, energia berriko ibilgailu askok sistema adimendunak eta kontrol zentral handiko pantailak dituzte. Sistema adimendunak estandar bihurtu dira automobiletan, pantaila handiak eta anitzak izanik, baita 3D pantaila kurbatuak ere pixkanaka merkatuko nagusi bihurtzen ari direlarik. Autoetan muntatutako pantailetarako beirazko estalki-panelak asko erabiltzen dira dituzten ezaugarri bikainak direla eta, eta kalitate handiko pantaila-beira kurbatu batek esperientzia paregabeagoa eskain diezaioke automobilgintza industriari. Hala ere, beiraren gogortasun handiak eta hauskortasun handiak erronka bat dira prozesatzeko.

Autoetan muntatutako beirazko pantailek zehaztasun handia behar dute, eta muntatutako egitura-osagaien tolerantziak oso txikiak dira. Karratu/barra formako pantailak ebakitzean dimentsio-errore handiak egoteak muntaketa-arazoak sor ditzake. Prozesatzeko metodo tradizionalek hainbat urrats dituzte, hala nola, gurpilen ebaketa, eskuzko haustura, CNC konformazioa eta txanflatzea, besteak beste. Prozesamendu mekanikoa denez, arazoak ditu, hala nola eraginkortasun baxua, kalitate eskasa, etekin-tasa baxua eta kostu handia. Gurpilak moztu ondoren, auto bakarreko kontrol zentralaren beirazko estalkiaren CNC mekanizazioak 8-10 minutu iraun dezake. 100W-tik gorako laser ultra-azkarrekin, 17 mm-ko beira bat moztu daiteke kolpe bakarrean; hainbat ekoizpen-prozesu integratzeak % 80 handitzen du eraginkortasuna, non laser 1 20 CNC makinaren baliokidea den. Horrek produktibitatea asko hobetzen du eta unitateen prozesatzeko kostuak murrizten ditu.

Laserraren beste aplikazio batzuk beiran

Kuartzozko beirak egitura berezia du, eta horrek zaildu egiten du laserrekin ebakitzea, baina femtosegundoetako laserrak erabil daitezke kuartzozko beira grabatzeko. Femtosegundoetako laserren aplikazio bat da hau kuartzozko beiraren mekanizazio zehatzerako eta grabatzeko. Femtosegundoko laser teknologia azken urteotan azkar garatzen ari den prozesatzeko teknologia aurreratua da, prozesatzeko zehaztasun eta abiadura oso handikoa, mikrometrotik nanometrora bitarteko mailan grabatzeko eta prozesatzeko gai dena hainbat material gainazaletan.  Laser bidezko hozte-teknologia merkatuaren eskaeren arabera aldatzen da. Hozkailu fabrikatzaile esperientziadun gisa, gure eguneratzeak egiten dituena ur-hozkailua  Merkatuaren joerekin bat etorriz ekoizpen-lerroak, TEYU hozte-fabrikatzailearen CWUP serieko laser hozte ultraazkarrek hozte-irtenbide eraginkor eta egonkorrak eskain ditzakete 60W-rainoko pikosegundo eta femtosegundo laserrentzat.

Beira laser bidezko soldadura azken bi edo hiru urteetan sortu den teknologia berria da, hasieran Alemanian agertu zena. Gaur egun, Txinako unitate gutxi batzuek baino ez dute teknologia hau gainditu, hala nola Huagong Laserrek, Xi'an Optika eta Mekanika Fineko Institutuak eta Harbin Hit Weld Technologyk. Laser pultsu ultra-labur eta potentzia handikoen eraginpean, laserrek sortutako presio-uhinek mikroarrailak edo tentsio-kontzentrazioak sor ditzakete beiran, eta horrek bi beira-zatiren arteko lotura sustatu dezake.  Soldaduraren ondoren lotutako beira oso sendoa da, eta 3 mm-ko lodierako beiraren artean soldadura estua lortzea posible da dagoeneko. Etorkizunean, ikertzaileek beira beste material batzuekin gainjarritako soldaduran ere arreta jarriko dute. Gaur egun, prozesu berri hauek ez dira oraindik oso erabili multzoka, baina heldutasunera iristen direnean, zalantzarik gabe, zeregin garrantzitsua izango dute goi-mailako aplikazio-eremu batzuetan.