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 metalezko laser bidezko prozesamenduan prozesu garrantzitsuenen artean. Hala ere, kontzentrazioa handitzen den heinean, laser produktuen homogeneizazioa larria bihurtu da, eta horrek laser merkatuaren hazkundea mugatu du. Beraz, aurrera egiteko, laser aplikazioek material-eremu berrietara zabaldu behar dute. Laser aplikaziorako egokiak diren material ez-metalikoen artean daude ehunak, beira, plastikoak, polimeroak, zeramika eta gehiago. Material bakoitzak hainbat industria hartzen ditu barne, baina prozesatzeko teknika helduak dagoeneko badaude, eta horrek ez du laserra ordezkatzea lan erraza bihurtzen.

Material ez-metalikoen eremu batean sartzeko, materialarekin laser bidezko elkarrekintza bideragarria den eta erreakzio kaltegarriak gertatuko diren aztertu behar da. Gaur egun, beira balio erantsi handiko eta lote bidezko laser prozesamendurako aplikazioetarako potentzial handiko arlo nagusi 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 automobilgintzan edo eraikuntzan bezalako industrietan erabiltzen diren eskala handiko beirazko paneletaraino doaz.

Beira beira optikoan, kuartzozko beiran, mikrokristalinozko beiran, zafiro beiran eta beste hainbatetan sailka daiteke. Beiraren ezaugarri nagusia hauskortasuna da, eta horrek erronka handiak sortzen dizkie prozesatzeko metodo tradizionalei. Beira ebakitzeko metodo tradizionalek aleazio gogorreko edo diamantezko tresnak erabiltzen dituzte normalean, ebakitzeko 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, bitarteko mekanikoak erabiltzen dira beira pitzadura-lerroan zehar bereizteko. Hala ere, prozesu tradizional hauek eragozpen argiak dituzte. Nahiko eraginkorrak ez dira, eta ertz irregularrak sortzen dituzte, askotan bigarren mailako leuntzea behar dutenak, eta hondakin eta hauts asko sortzen dute. Gainera, beirazko panelen erdian zuloak zulatzea edo forma irregularrak moztea bezalako zereginetarako, metodo tradizionalak nahiko erronka handiak dira. Hemen agertzen dira beira laser bidez ebakitzearen abantailak. 2022an, Txinako beira-industriaren salmenta-sarrerak 744.300 milioi yuan ingurukoak izan ziren. Laser bidezko ebakitzeko teknologiaren sartze-tasa beira-industrian oraindik hasierako fasean dago, eta horrek adierazten du laser bidezko ebakitzeko teknologia ordezko gisa aplikatzeko espazio esanguratsua dagoela.

Beirazko laser bidezko ebaketa: telefono mugikorretatik aurrera

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

Laser teknologian izandako aurrerapen nabarmenekin, potentzia mailak ere handitu egin dira. 20W-ko potentzia baino gehiagoko nanosegundoko laser berde batek beira eraginkortasunez moztu dezake, eta 15W-ko potentzia baino gehiagoko pikosegundoko laser ultramore batek, berriz, 2 mm-ko lodiera baino gutxiagoko beira erraz moztu dezake. Badira 17 mm-ko lodiera arteko beira moztu dezaketen enpresa txinatarrak. Beira laser bidez mozteak eraginkortasun handia du. Adibidez, 10 cm-ko diametroko beirazko pieza bat 3 mm-ko lodiera duen beira batean mozteak 10 segundo inguru besterik ez ditu behar laser bidezko mozketekin, labana mekanikoekin minutu batzuk behar diren bitartean. Laser bidez moztutako ertzak leunak dira, 30 μm-ko zehaztasunarekin, eta horrek ez du beharrezkotzat jotzen industria-produktu orokorretarako bigarren mailako mekanizazioa.

Beira laser bidezko 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 ikusezintasun bidezko ebaketa-gailu baten sarrerarekin gorakada izan zuena. 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 prozesamenduari dagokionez. Joera hori batez ere telefono mugikorren estalki-beira laser bidez prozesatzeko ekipamendu automatizatuek, kamera-babes-lenteetarako laser bidezko ebaketa-gailuek eta beirazko substratuak laser bidez 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 zentralaren pantailetarako, nabigazio sistemetarako, aginte-kameretarako, etab. Gaur egun, energia berriko ibilgailu asko sistema adimendunekin eta kontrol zentralaren pantaila handiekin hornituta daude. Sistema adimendunak estandar bihurtu dira automobiletan, pantaila handiak eta anitzak izanik, baita 3Dko pantaila kurbatuak pixkanaka merkatuan nagusitzen ere. Autoetan muntatutako pantailetarako beirazko estalki-panelak asko erabiltzen dira beren ezaugarri bikainak direla eta, eta kalitate handiko pantaila kurbatuko beira batek esperientzia hobea eskain diezaioke automobilgintza industriari. Hala ere, beiraren gogortasun eta hauskortasun handiak erronka bat dira prozesatzeko.

Autoetan muntatutako beirazko pantailek zehaztasun handia behar dute, eta muntatutako egitura-osagaien tolerantziak oso txikiak dira. Pantaila karratu/barradunen mozketan dimentsio-errore handiek muntaketa-arazoak sor ditzakete. Prozesatzeko metodo tradizionalek hainbat urrats dituzte, hala nola gurpilen mozketa, eskuzko haustura, CNC moldaketa eta txanflatzea, besteak beste. Prozesamendu mekanikoa denez, arazoak ditu, hala nola eraginkortasun baxua, kalitate eskasa, errendimendu-tasa baxua eta kostu handia. Gurpilak moztu ondoren, auto bakarreko kontrol zentralaren estalki-beirazko forma baten CNC mekanizazioak 8-10 minutu iraun dezake. 100W-tik gorako laser ultra-azkarrekin, 17 mm-ko beira bat moztu daiteke kolpe bakarrean; ekoizpen-prozesu anitz 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 zatitzea, baina femtosegundoko laserrak erabil daitezke kuartzozko beira grabatzeko. Femtosegundoko 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 grabatzeko eta prozesatzeko gai dena hainbat material gainazaletan. Laser bidezko hozte teknologia merkatuaren eskaeren arabera aldatzen da. Hozkailu fabrikatzaile esperientziadun gisa, gure ur-hozkailuen ekoizpen-lerroak merkatuaren joerekin bat etorriz eguneratzen dituena, TEYU hozkailu fabrikatzailearen CWUP serieko laser hozkailu ultraazkarrek hozte-irtenbide eraginkor eta egonkorrak eskain ditzakete 60W-rainoko pikosegundoko eta femtosegundoko laserretarako.

Beiraren 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 Technology-k. 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 dagoeneko posible da 3 mm-ko lodierako beiraren arteko soldadura estua lortzea. Etorkizunean, ikertzaileak beira beste material batzuekin gainjarritako soldaduran ere ari dira arreta jartzen. Gaur egun, prozesu berri hauek ez dira oraindik oso erabili multzoka, baina helduak direnean, zalantzarik gabe, zeregin garrantzitsua izango dute goi-mailako aplikazio-eremu batzuetan.