მინის ლაზერული დამუშავების ამჟამინდელი სტატუსისა და პოტენციალის შესწავლა

ლაზერული წარმოების ტექნოლოგია ბოლო ათწლეულის განმავლობაში სწრაფად განვითარდა, მისი ძირითადი გამოყენება ლითონის მასალების ლაზერული დამუშავებაა. ლითონების ლაზერული ჭრა, ლაზერული შედუღება და ლაზერული მოპირკეთება ლითონის ლაზერული დამუშავების უმნიშვნელოვანეს პროცესებს შორისაა. თუმცა, კონცენტრაციის ზრდასთან ერთად, ლაზერული პროდუქტების ჰომოგენიზაცია მკვეთრად გაიზარდა, რაც ლაზერული ბაზრის ზრდას ზღუდავს. ამიტომ, ლაზერული გამოყენების გასაღრმავებლად, ლაზერული გამოყენება ახალ მასალების სფეროებში უნდა გაფართოვდეს. ლაზერული გამოყენებისთვის შესაფერისი არამეტალური მასალებია ქსოვილები, მინა, პლასტმასი, პოლიმერები, კერამიკა და სხვა. თითოეული მასალა მოიცავს მრავალ ინდუსტრიას, მაგრამ უკვე არსებობს დამუშავების განვითარებული ტექნიკა, რაც ლაზერით ჩანაცვლებას რთულს ხდის.

არამეტალური მასალების სფეროში შესასვლელად აუცილებელია იმის ანალიზი, შესაძლებელია თუ არა ლაზერის ურთიერთქმედება მასალასთან და მოხდება თუ არა უარყოფითი რეაქციები. ამჟამად, მინა გამოირჩევა, როგორც მნიშვნელოვანი სფერო მაღალი დამატებითი ღირებულებით და ლაზერული დამუშავების პარტიული გამოყენების პოტენციალით.

დიდი სივრცე მინის ლაზერული ჭრისთვის

მინა მნიშვნელოვანი სამრეწველო მასალაა, რომელიც გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში, როგორიცაა საავტომობილო, სამშენებლო, სამედიცინო და ელექტრონიკა. მისი გამოყენება მოიცავს მიკრომეტრების საზომი მცირე ზომის ოპტიკური ფილტრებიდან დაწყებული, მსხვილი მასშტაბის მინის პანელებით დამთავრებული, რომლებიც გამოიყენება ისეთ ინდუსტრიებში, როგორიცაა საავტომობილო ან სამშენებლო.

მინა შეიძლება დაიყოს ოპტიკურ მინად, კვარცის მინად, მიკროკრისტალურ მინად, საფირონის მინად და სხვა. მინის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი სიმყიფე, რაც მნიშვნელოვან სირთულეებს უქმნის ტრადიციული დამუშავების მეთოდებს. მინის ჭრის ტრადიციული მეთოდები, როგორც წესი, იყენებს მყარი შენადნობის ან ალმასის ხელსაწყოებს, ჭრის პროცესი კი ორ ეტაპად იყოფა. პირველ რიგში, მინის ზედაპირზე იქმნება ბზარი ალმასის წვერიანი ხელსაწყოს ან მყარი შენადნობის სახეხი ბორბლის გამოყენებით. მეორეც, მინის ბზარის ხაზის გასწვრივ მექანიკური საშუალებები გამოიყენება. თუმცა, ამ ტრადიციულ პროცესებს აშკარა ნაკლოვანებები აქვს. ისინი შედარებით არაეფექტურია, რაც იწვევს არათანაბარ კიდეებს, რომლებიც ხშირად საჭიროებენ მეორად გაპრიალებას და წარმოქმნიან უამრავ ნარჩენს და მტვერს. გარდა ამისა, ისეთი ამოცანებისთვის, როგორიცაა მინის პანელების შუაში ხვრელების გაბურღვა ან არარეგულარული ფორმების ჭრა, ტრადიციული მეთოდები საკმაოდ რთულია. სწორედ აქ ვლინდება ლაზერული ჭრის მინის უპირატესობები. 2022 წელს ჩინეთის მინის ინდუსტრიის გაყიდვებიდან შემოსავალმა დაახლოებით 744.3 მილიარდი იუანი შეადგინა. ლაზერული ჭრის ტექნოლოგიის შეღწევადობის მაჩვენებელი მინის ინდუსტრიაში ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზეა, რაც მიუთითებს ლაზერული ჭრის ტექნოლოგიის, როგორც ალტერნატივის, გამოყენების მნიშვნელოვან სივრცეზე.

მინის ლაზერული ჭრა: მობილური ტელეფონებიდან მოყოლებული

მინის ლაზერული ჭრა ხშირად იყენებს ბეზიეს ფოკუსირების თავს, რათა წარმოქმნას მაღალი პიკური სიმძლავრისა და სიმკვრივის ლაზერული სხივები მინაში. ბეზიეს სხივის მინის შიგნით ფოკუსირებით, ის მყისიერად აორთქლებს მასალას, ქმნის აორთქლების ზონას, რომელიც სწრაფად ფართოვდება და ქმნის ბზარებს ზედა და ქვედა ზედაპირებზე. ეს ბზარები ქმნის ჭრის მონაკვეთს, რომელიც შედგება უამრავი პატარა ფორისგან, რაც უზრუნველყოფს გარე დაძაბულობის ბზარების გაჭრას.

ლაზერული ტექნოლოგიების მნიშვნელოვან განვითარებასთან ერთად, სიმძლავრის დონეც გაიზარდა. 20 ვატზე მეტი სიმძლავრის ნანოწამიანი მწვანე ლაზერი ეფექტურად ჭრის მინას, ხოლო 15 ვატზე მეტი სიმძლავრის პიკოწამიანი ულტრაიისფერი ლაზერი ძალისხმევის გარეშე ჭრის 2 მმ-ზე ნაკლებ სისქემდე მინას. არსებობს ჩინური საწარმოები, რომლებსაც შეუძლიათ 17 მმ-მდე სისქის მინის დაჭრა. ლაზერული ჭრისას მინის მაღალი ეფექტურობაა. მაგალითად, 10 სმ დიამეტრის მინის ნაჭრის 3 მმ სისქის მინაზე დაჭრას ლაზერული ჭრით მხოლოდ დაახლოებით 10 წამი სჭირდება, მექანიკური დანებით რამდენიმე წუთისგან განსხვავებით. ლაზერული ჭრის კიდეები გლუვია, 30 მკმ-მდე ჭრის სიზუსტით, რაც გამორიცხავს ზოგადი სამრეწველო პროდუქტებისთვის მეორადი დამუშავების საჭიროებას.

ლაზერული მინის ჭრა შედარებით ახალი განვითარებაა, რომელიც დაახლოებით ექვსი-შვიდი წლის წინ დაიწყო. მობილური ტელეფონების წარმოების ინდუსტრია ერთ-ერთი პირველი იყო, რომელიც იყენებდა ლაზერულ ჭრას კამერის მინის საფარებზე და ლაზერული უხილავობის ჭრის მოწყობილობის დანერგვით აღმავლობას განიცდიდა. სრულეკრანიანი სმარტფონების პოპულარობასთან ერთად, მთლიანი დიდი ეკრანის მინის პანელების ზუსტმა ლაზერულმა ჭრამ მნიშვნელოვნად გაზარდა მინის დამუშავების სიმძლავრე. ლაზერული ჭრა გავრცელებული გახდა მობილური ტელეფონების მინის კომპონენტების დამუშავებისას. ეს ტენდენცია ძირითადად განპირობებულია მობილური ტელეფონის საფარის მინის ლაზერული დამუშავების ავტომატიზირებული აღჭურვილობით, კამერის დამცავი ლინზების ლაზერული ჭრის მოწყობილობებით და მინის სუბსტრატების ლაზერული ბურღვის ინტელექტუალური აღჭურვილობით.

მანქანაზე დასამონტაჟებელი ელექტრონული ეკრანის მინა თანდათან ლაზერულ ჭრას იყენებს

მანქანაზე დამონტაჟებული ეკრანები დიდ შუშის პანელებს მოიხმარს, განსაკუთრებით ცენტრალური მართვის ეკრანებისთვის, ნავიგაციის სისტემებისთვის, ვიდეორეგისტრატორებისთვის და ა.შ. დღესდღეობით, ბევრი ახალი ენერგიის მომტანი მანქანა აღჭურვილია ინტელექტუალური სისტემებით და დიდი ზომის ცენტრალური მართვის ეკრანებით. ინტელექტუალური სისტემები ავტომობილებში სტანდარტული გახდა, დიდი და მრავალჯერადი ეკრანებით, ასევე 3D მოხრილი ეკრანებით, რომლებიც თანდათან ბაზრის მეინსტრიმი ხდება. მანქანაზე დამონტაჟებული ეკრანებისთვის განკუთვნილი შუშის საფარის პანელები ფართოდ გამოიყენება მათი შესანიშნავი მახასიათებლების გამო და მაღალი ხარისხის მოხრილი ეკრანის მინა შეიძლება უფრო სრულყოფილი გამოცდილების შეთავაზება იყოს საავტომობილო ინდუსტრიისთვის. თუმცა, შუშის მაღალი სიმტკიცე და სიმყიფე დამუშავების სირთულეს წარმოადგენს.

მანქანაზე დამონტაჟებული მინის ეკრანები მაღალ სიზუსტეს მოითხოვს და აწყობილი სტრუქტურული კომპონენტების ტოლერანტობა ძალიან მცირეა. კვადრატული/ზოლიანი ეკრანების ჭრის დროს დაშვებულმა დიდმა განზომილებიანმა შეცდომებმა შეიძლება აწყობის პრობლემები გამოიწვიოს. ტრადიციული დამუშავების მეთოდები მოიცავს მრავალ ეტაპს, როგორიცაა ბორბლით ჭრა, ხელით დამსხვრევა, CNC ფორმირება და ხრახნიანი დამუშავება და სხვა. რადგან ეს მექანიკური დამუშავებაა, მას ისეთი პრობლემები აქვს, როგორიცაა დაბალი ეფექტურობა, დაბალი ხარისხი, დაბალი მოსავლიანობის კოეფიციენტი და მაღალი ღირებულება. ბორბლით ჭრის შემდეგ, ერთი მანქანის ცენტრალური მართვის საფარის მინის ფორმის CNC დამუშავებას შეიძლება 8-10 წუთამდე დასჭირდეს. 100 ვატზე მეტი სიმძლავრის ულტრასწრაფი ლაზერებით, 17 მმ-იანი მინის მოჭრა შესაძლებელია ერთი დარტყმით; მრავალი წარმოების პროცესის ინტეგრირება ეფექტურობას 80%-ით ზრდის, სადაც 1 ლაზერი 20 CNC მანქანას უდრის. ეს მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს პროდუქტიულობას და ამცირებს ერთეულის დამუშავების ხარჯებს.

ლაზერების სხვა გამოყენება მინაში

კვარცის მინას აქვს უნიკალური სტრუქტურა, რაც ართულებს ლაზერებით გაყოფით ჭრას, თუმცა ფემტოწამიანი ლაზერების გამოყენება შესაძლებელია კვარცის მინაზე გრავირებისთვის. ეს არის ფემტოწამიანი ლაზერების გამოყენება კვარცის მინაზე ზუსტი დამუშავებისა და გრავირებისთვის. ფემტოწამიანი ლაზერული ტექნოლოგია ბოლო წლებში სწრაფად განვითარებადი მოწინავე დამუშავების ტექნოლოგიაა, რომელიც გამოირჩევა უკიდურესად მაღალი დამუშავების სიზუსტითა და სიჩქარით, რომელსაც შეუძლია მიკრომეტრიდან ნანომეტრამდე დონის გრავირება და დამუშავება სხვადასხვა მასალის ზედაპირზე. ლაზერული გაგრილების ტექნოლოგია განსხვავდება ბაზრის ცვალებადი მოთხოვნების შესაბამისად. როგორც გამოცდილი ჩილერების მწარმოებელი, რომელიც აახლებს წყლის ჩილერების წარმოების ხაზებს ბაზრის ტენდენციების შესაბამისად, TEYU Chiller Manufacturer-ის CWUP-სერიის ულტრასწრაფი ლაზერული ჩილერები უზრუნველყოფენ ეფექტურ და სტაბილურ გაგრილების გადაწყვეტილებებს პიკოწამიანი და ფემტოწამიანი ლაზერებისთვის 60 ვატამდე სიმძლავრით.

მინის ლაზერული შედუღება ახალი ტექნოლოგიაა, რომელიც ბოლო ორი-სამი წლის განმავლობაში გაჩნდა და თავდაპირველად გერმანიაში გამოჩნდა. ამჟამად, ჩინეთში მხოლოდ რამდენიმე დანადგარმა, როგორიცაა Huagong Laser, Xi'an Institute of Optic and წვრილი მექანიკის და Harbin Hit Weld Technology, გაარღვია ეს ტექნოლოგია. მაღალი სიმძლავრის, ულტრამოკლე იმპულსური ლაზერების მოქმედებით, ლაზერების მიერ გენერირებული წნევის ტალღები ქმნის მიკრობზარებს ან სტრესის კონცენტრაციებს მინაში, რაც ხელს უწყობს მინის ორ ნაჭერს შორის შეერთებას. შედუღების შემდეგ შეკრული მინა ძალიან მყარია და უკვე შესაძლებელია 3 მმ სისქის მინას შორის მჭიდრო შედუღების მიღწევა. მომავალში, მკვლევარები ასევე ფოკუსირდებიან მინის სხვა მასალებთან შედუღებაზე. ამჟამად, ეს ახალი პროცესები ჯერ არ არის ფართოდ გამოყენებული პარტიებად, მაგრამ განვითარების შემდეგ, ისინი უდავოდ მნიშვნელოვან როლს შეასრულებენ ზოგიერთ მაღალი დონის გამოყენების სფეროში.