Przyszłość ultraszybkiej obróbki precyzyjnej

Precyzyjna obróbka skrawaniem jest ważnym elementem produkcji laserowej. Rozwinęła się ona od wczesnych nanosekundowych laserów zielonych/ultrafioletowych, przez lasery pikosekundowe i femtosekundowe, aż po lasery ultraszybkie, które obecnie stanowią główny nurt. Jaki będzie przyszły trend rozwoju ultraszybkiej obróbki precyzyjnej?

Ultraszybkie lasery jako pierwsze podążyły drogą technologii laserów na ciele stałym. Lasery na ciele stałym charakteryzują się wysoką mocą wyjściową, wysoką stabilnością i dobrą kontrolą. Stanowią one ulepszoną kontynuację nanosekundowych/subnanosekundowych laserów na ciele stałym, więc pikosekundowe lasery femtosekundowe na ciele stałym zastępują nanosekundowe lasery na ciele stałym. Lasery światłowodowe cieszą się popularnością, lasery ultraszybkie również ewoluowały w kierunku laserów światłowodowych, a lasery światłowodowe pikosekundowe/femtosekundowe szybko się pojawiły, konkurując z ultraszybkimi laserami na ciele stałym.

Ważną cechą ultraszybkich laserów jest przejście z podczerwieni na ultrafiolet. Pikosekundowa obróbka laserowa w podczerwieni daje niemal idealne rezultaty w cięciu i wierceniu szkła, w obróbce podłoży ceramicznych, cięciu płytek półprzewodnikowych itp. Jednak światło ultrafioletowe, w połączeniu z ultrakrótkimi impulsami, pozwala na osiągnięcie ekstremalnie „zimnej obróbki”, a dziurkowanie i cięcie materiału praktycznie nie pozostawia śladów przypalenia, co pozwala na uzyskanie idealnej obróbki.

Trendem w rozwoju technologicznym laserów ultrakrótkich impulsów jest zwiększanie mocy z 3 watów i 5 watów we wczesnych latach do obecnego poziomu 100 watów. Obecnie do precyzyjnego przetwarzania na rynku stosuje się moc od 20 do 50 watów. Niemiecka instytucja rozpoczęła prace nad problemem ultrakrótkich laserów o mocy rzędu kilowatów. Seria chłodziarek laserowych ultrakrótkich S&A może sprostać potrzebom chłodzenia większości ultrakrótkich laserów dostępnych na rynku i wzbogacić linię produktów chłodziarek S&A zgodnie ze zmianami na rynku.

Pod wpływem czynników takich jak COVID-19 i niepewnej sytuacji gospodarczej, popyt na elektronikę użytkową, taką jak zegarki i tablety, będzie w 2022 roku niewielki, a popyt na ultraszybkie lasery do PCB (płytek drukowanych), wyświetlaczy i diod LED spadnie. Napędzane były jedynie pola obwodów i chipów, a ultraszybka precyzyjna obróbka laserowa napotkała na trudności rozwojowe.

Rozwiązaniem dla ultraszybkich laserów jest zwiększenie mocy i opracowanie większej liczby scenariuszy zastosowań. Stuwatowe pikosekundy staną się w przyszłości standardem. Wysoka częstotliwość repetycji i wysoka energia impulsów laserowych umożliwiają jeszcze większe możliwości przetwarzania, takie jak cięcie i wiercenie szkła o grubości do 8 mm. Laser pikosekundowy UV charakteryzuje się praktycznie zerowym naprężeniem cieplnym i nadaje się do obróbki materiałów o wysokiej wrażliwości, takich jak cięcie stentów i innych wrażliwych produktów medycznych.

W montażu i produkcji urządzeń elektronicznych, przemyśle lotniczym, biomedycznym, produkcji płytek półprzewodnikowych i innych branżach, pojawi się wiele wymagań dotyczących precyzyjnej obróbki części, a bezkontaktowe przetwarzanie laserowe będzie najlepszym wyborem. Wraz z ożywieniem gospodarczym, zastosowanie ultraszybkich laserów nieuchronnie powróci na ścieżkę szybkiego wzrostu.