अतिवेगवान अचूक मशीनिंगचे भविष्य

अचूक यंत्रण (Precision machining) हे लेझर उत्पादनाचा एक महत्त्वाचा भाग आहे. त्याचा विकास सुरुवातीच्या सॉलिड नॅनोसेकंद ग्रीन/अल्ट्राव्हायोलेट लेझर्सपासून पिकोसेकंद आणि फेमटोसेकंद लेझर्सपर्यंत झाला आहे, आणि आता अल्ट्राफास्ट लेझर्स हे मुख्य प्रवाहात आहेत. अल्ट्राफास्ट अचूक यंत्रणाचा भविष्यातील विकासाचा कल काय असेल?

अल्ट्राफास्ट लेझर्सनी सर्वप्रथम सॉलिड-स्टेट लेझर तंत्रज्ञानाचा मार्ग अवलंबला. सॉलिड-स्टेट लेझर्समध्ये उच्च आउटपुट पॉवर, उच्च स्थिरता आणि उत्तम नियंत्रण ही वैशिष्ट्ये आहेत. ते नॅनोसेकंद/सब-नॅनोसेकंद सॉलिड-स्टेट लेझर्सचे सुधारित स्वरूप आहेत, त्यामुळे पिकोसेकंद फेमटोसेकंद सॉलिड-स्टेट लेझर्सनी नॅनोसेकंद सॉलिड-स्टेट लेझर्सची जागा घेणे तर्कसंगत आहे. फायबर लेझर्स लोकप्रिय आहेत, अल्ट्राफास्ट लेझर्सनीसुद्धा फायबर लेझर्सच्या दिशेने वाटचाल केली आहे, आणि पिकोसेकंद/फेमटोसेकंद फायबर लेझर्स वेगाने उदयास आले असून ते सॉलिड अल्ट्राफास्ट लेझर्सशी स्पर्धा करत आहेत.

अल्ट्राफास्ट लेझर्सचे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे इन्फ्रारेडपासून अल्ट्राव्हायोलेटमध्ये झालेली सुधारणा. इन्फ्रारेड पिकोसेकंद लेझर प्रोसेसिंगचा काच कापणे आणि ड्रिलिंग, सिरॅमिक सबस्ट्रेट्स, वेफर कटिंग इत्यादींमध्ये जवळजवळ परिपूर्ण परिणाम मिळतो. तथापि, अत्यंत लहान पल्सेसच्या साहाय्याने अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश अत्यंत प्रभावी 'कोल्ड प्रोसेसिंग' साध्य करू शकतो, आणि त्यामुळे मटेरियलवरील पंचिंग व कटिंगवर जळल्याच्या खुणा जवळजवळ राहत नाहीत, ज्यामुळे परिपूर्ण प्रोसेसिंग साध्य होते.

अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेझरच्या तांत्रिक विस्ताराचा कल शक्ती वाढवण्याचा आहे , जो सुरुवातीच्या काळातील ३ वॅट आणि ५ वॅटपासून सध्याच्या १०० वॅटच्या पातळीपर्यंत पोहोचला आहे. सध्या, बाजारात अचूक प्रक्रियेसाठी साधारणपणे २० वॅट ते ५० वॅट शक्तीचा वापर केला जातो. आणि एका जर्मन संस्थेने किलोवॅट -स्तरीय अल्ट्राफास्ट लेझर्सच्या समस्येवर काम सुरू केले आहे. अल्ट्राफास्ट लेझर चिलर ही सिरीज बाजारातील बहुतांश अल्ट्राफास्ट लेझर्सच्या कूलिंगच्या गरजा पूर्ण करू शकते आणि बाजारातील बदलांनुसार एस अँड ए चिलर उत्पादन श्रेणी समृद्ध करते.

कोविड-१९ आणि अनिश्चित आर्थिक परिस्थिती यांसारख्या घटकांमुळे, २०२२ मध्ये घड्याळे आणि टॅब्लेटसारख्या ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्सची मागणी मंदावेल, आणि पीसीबी (प्रिंटेड सर्किट बोर्ड), डिस्प्ले पॅनेल व एलईडीमधील अल्ट्राफास्ट लेझर्सची मागणी कमी होईल. केवळ सर्कल आणि चिप क्षेत्रांनाच चालना मिळाली असून, अल्ट्राफास्ट लेझर प्रिसिजन मशिनिंगला वाढीच्या आव्हानांचा सामना करावा लागत आहे.

अतिवेगवान लेझर्ससाठीचा मार्ग म्हणजे त्यांची शक्ती वाढवणे आणि अधिक उपयोजन परिस्थिती विकसित करणे. भविष्यात शंभर-वॅट पिकोसेकंद हे मानक बनतील. उच्च पुनरावृत्ती दर आणि उच्च पल्स ऊर्जा असलेले लेझर्स ८ मिमी जाडीपर्यंतच्या काचेला कापणे आणि छिद्र पाडण्यासारख्या अधिक प्रक्रिया क्षमतांना सक्षम करतात. यूव्ही पिकोसेकंद लेझरवर उष्णतेचा ताण जवळजवळ नसतो आणि तो स्टेंट व इतर अत्यंत संवेदनशील वैद्यकीय उत्पादने कापण्यासारख्या अत्यंत संवेदनशील सामग्रीवर प्रक्रिया करण्यासाठी योग्य आहे.

इलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांची जुळणी आणि उत्पादन, एरोस्पेस, बायोमेडिकल, सेमीकंडक्टर वेफर आणि इतर उद्योगांमध्ये, भागांसाठी मोठ्या प्रमाणात अचूक मशीनिंगची आवश्यकता असेल आणि त्यासाठी नॉन-कॉन्टॅक्ट लेझर प्रोसेसिंग हा सर्वोत्तम पर्याय असेल. जेव्हा आर्थिक वातावरणात सुधारणा होईल, तेव्हा अल्ट्राफास्ट लेझर्सचा वापर अपरिहार्यपणे उच्च वाढीच्या मार्गावर परत येईल.