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La lavorazione laser è piuttosto comune nella nostra vita quotidiana e molti di noi la conoscono bene. Potreste sentire spesso i termini laser a nanosecondi, laser a picosecondi, laser a femtosecondi. Tutti appartengono alla categoria dei laser ultrarapidi. Ma sapete come distinguerli?
Innanzitutto, cerchiamo di capire cosa significano questi "secondi".
1 nanosecondo = 10-9 secondo
1 picosecondo = 10-12 secondo
1 femtosecondo = 10-15 secondo
Pertanto, la principale differenza tra laser a nanosecondi, laser a picosecondi e laser a femtosecondi risiede nella loro durata.
Il significato di laser ultraveloce
Molto tempo fa, si tentò di utilizzare il laser per eseguire la microlavorazione. Tuttavia, poiché i laser tradizionali hanno impulsi di lunga durata e bassa intensità, i materiali da lavorare tendono a fondersi e a evaporare rapidamente. Sebbene il raggio laser possa essere focalizzato in un punto molto piccolo, l'impatto termico sui materiali rimane comunque considerevole, limitando la precisione della lavorazione. Solo riducendo l'effetto termico è possibile migliorare la qualità della lavorazione.
Quando un laser ultrarapido agisce sui materiali, l'effetto di lavorazione cambia significativamente. Con l'aumento esponenziale dell'energia dell'impulso, l'elevata densità di potenza è sufficiente ad ablare i componenti elettronici esterni. Poiché l'interazione tra il laser ultrarapido e i materiali è piuttosto breve, gli ioni vengono ablati sulla superficie del materiale prima che l'energia venga trasferita ai materiali circostanti, evitando così qualsiasi effetto termico su questi ultimi. Per questo motivo, la lavorazione con laser ultrarapido è anche nota come lavorazione a freddo.
Esistono numerose applicazioni dei laser ultrarapidi nella produzione industriale. Di seguito ne elenchiamo alcune:
1. Foratura
Nella progettazione di circuiti stampati, si sta diffondendo l'utilizzo di basi in ceramica in sostituzione delle tradizionali basi in plastica, al fine di ottenere una migliore conduttività termica. Per collegare i componenti elettronici, è necessario praticare fori di dimensioni pari a migliaia di micrometri sulla scheda. Pertanto, è diventato fondamentale mantenere la base stabile e priva di interferenze dovute al calore generato durante la foratura. In questo contesto, il laser a picosecondi si rivela lo strumento ideale.
Il laser a picosecondi realizza la foratura mediante percussione, mantenendo l'uniformità del foro. Oltre ai circuiti stampati, il laser a picosecondi è applicabile anche per eseguire forature di alta qualità su film sottili di plastica, semiconduttori, film metallici e zaffiro.
2. Tracciatura e taglio
È possibile formare una linea mediante scansione continua sovrapponendola all'impulso laser. Ciò richiede un elevato numero di scansioni per penetrare in profondità nella ceramica fino a quando la linea non raggiunge 1/6 dello spessore del materiale. Successivamente, ogni singolo modulo viene separato dalla base in ceramica lungo queste linee. Questo tipo di separazione è chiamato incisione.
Un altro metodo di separazione è il taglio mediante ablazione laser pulsata. Richiede l'ablazione del materiale fino al suo completo taglio.
Per le operazioni di incisione e taglio sopra descritte, i laser a picosecondi e a nanosecondi rappresentano le opzioni ideali.
3. Rimozione del rivestimento
Un'altra applicazione di microlavorazione del laser ultrarapido è la rimozione di rivestimenti. Ciò significa rimuovere con precisione il rivestimento senza danneggiare o alterare minimamente il materiale di base. L'ablazione può essere effettuata su linee di pochi micrometri di larghezza o su ampie superfici di diversi centimetri quadrati. Poiché lo spessore del rivestimento è molto inferiore alla larghezza dell'ablazione, il calore non si propaga lateralmente. Questo rende il laser a nanosecondi particolarmente adatto a questo scopo.
I laser ultrarapidi hanno un grande potenziale e un futuro promettente. Sono caratterizzati da assenza di post-elaborazione, facilità di integrazione, elevata efficienza di elaborazione, basso consumo di materiale e basso impatto ambientale. Sono ampiamente utilizzati in settori quali l'industria automobilistica, elettronica, degli elettrodomestici, della produzione di macchinari, ecc. Per garantire un funzionamento preciso e duraturo dei laser ultrarapidi, è fondamentale mantenerne la temperatura sotto controllo. I refrigeratori d'acqua portatili della serie CWUP di S&A Teyu sono ideali per il raffreddamento di laser ultrarapidi fino a 30W. Queste unità di raffreddamento laser offrono un livello di precisione estremamente elevato di ±0,1℃ e supportano la comunicazione Modbus 485. Grazie a una tubazione progettata in modo appropriato, la probabilità di formazione di bolle è ridotta al minimo, minimizzando l'impatto sul laser ultrarapido.
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