برای دریافت سریع پست‌ها در شبکه‌های اجتماعی ما عضو شوید
مقدمه‌ای بر پردازش لیزری در ساخت و تولید
فناوری پردازش لیزری توسعه سریعی را تجربه کرده و به طور گسترده در زمینه‌های مختلفی مانند هوافضا، خودرو، الکترونیک و موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری نقش مهمی در بهبود کیفیت محصول، بهره‌وری نیروی کار و اتوماسیون ایفا می‌کند، در حالی که آلودگی و مصرف مواد را کاهش می‌دهد (گونگ، ۲۰۱۲).
پردازش لیزری در مواد فلزی و غیرفلزی
کاربرد اصلی پردازش لیزری در دهه گذشته در مواد فلزی، از جمله برش، جوشکاری و روکش‌کاری بوده است. با این حال، این حوزه در حال گسترش به مواد غیرفلزی مانند منسوجات، شیشه، پلاستیک، پلیمرها و سرامیک‌ها است. هر یک از این مواد، اگرچه از قبل تکنیک‌های پردازش خود را تثبیت کرده‌اند، اما فرصت‌هایی را در صنایع مختلف ایجاد می‌کنند (یوموتو و همکاران، ۲۰۱۷).
چالش‌ها و نوآوری‌ها در پردازش لیزری شیشه
شیشه، با کاربردهای گسترده‌اش در صنایعی مانند خودرو، ساخت و ساز و الکترونیک، حوزه قابل توجهی برای پردازش لیزری است. روش‌های سنتی برش شیشه، که شامل ابزارهای آلیاژ سخت یا الماس هستند، به دلیل راندمان پایین و لبه‌های ناهموار محدود می‌شوند. در مقابل، برش لیزری جایگزین کارآمدتر و دقیق‌تری ارائه می‌دهد. این امر به ویژه در صنایعی مانند تولید گوشی‌های هوشمند، که در آن از برش لیزری برای پوشش لنز دوربین و صفحه نمایش‌های بزرگ استفاده می‌شود، مشهود است (دینگ و همکاران، ۲۰۱۹).
پردازش لیزری انواع شیشه‌های مرغوب
انواع مختلف شیشه، مانند شیشه نوری، شیشه کوارتز و شیشه یاقوت کبود، به دلیل ماهیت شکننده خود، چالش‌های منحصر به فردی را ایجاد می‌کنند. با این حال، تکنیک‌های پیشرفته لیزر مانند حکاکی لیزری فمتوثانیه، امکان پردازش دقیق این مواد را فراهم کرده‌اند (Sun & Flores, 2010).
تأثیر طول موج بر فرآیندهای فناوری لیزر
طول موج لیزر به طور قابل توجهی بر فرآیند تأثیر می‌گذارد، به خصوص برای موادی مانند فولاد سازه‌ای. چگالی توان بحرانی لیزرهایی که در نواحی فرابنفش، مرئی، مادون قرمز نزدیک و دور ساطع می‌شوند، برای ذوب و تبخیر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است (Lazov, Angelov, & Teirumnieks, 2019).
کاربردهای متنوع بر اساس طول موج
انتخاب طول موج لیزر دلخواه نیست، بلکه به شدت به خواص ماده و نتیجه مطلوب وابسته است. به عنوان مثال، لیزرهای UV (با طول موج‌های کوتاه‌تر) برای حکاکی دقیق و میکروماشین‌کاری عالی هستند، زیرا می‌توانند جزئیات ظریف‌تری تولید کنند. این امر آنها را برای صنایع نیمه‌هادی و میکروالکترونیک ایده‌آل می‌کند. در مقابل، لیزرهای مادون قرمز به دلیل قابلیت نفوذ عمیق‌تر، برای پردازش مواد ضخیم‌تر کارآمدتر هستند و آنها را برای کاربردهای صنعتی سنگین مناسب می‌کنند. (Majumdar & Manna, 2013). به طور مشابه، لیزرهای سبز، که معمولاً با طول موج 532 نانومتر کار می‌کنند، جایگاه خود را در کاربردهایی که نیاز به دقت بالا با حداقل تأثیر حرارتی دارند، پیدا می‌کنند. آنها به ویژه در میکروالکترونیک برای کارهایی مانند الگوسازی مدار، در کاربردهای پزشکی برای رویه‌هایی مانند فوتوکوآگولاسیون و در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر برای ساخت سلول‌های خورشیدی مؤثر هستند. طول موج منحصر به فرد لیزرهای سبز همچنین آنها را برای علامت‌گذاری و حکاکی مواد متنوع، از جمله پلاستیک و فلزات، که در آنها کنتراست بالا و حداقل آسیب سطحی مورد نظر است، مناسب می‌کند. این سازگاری لیزرهای سبز، اهمیت انتخاب طول موج در فناوری لیزر را برجسته می‌کند و نتایج بهینه را برای مواد و کاربردهای خاص تضمین می‌کند.
لیزر سبز ۵۲۵ نانومترنوع خاصی از فناوری لیزر است که با انتشار نور سبز متمایز خود در طول موج ۵۲۵ نانومتر مشخص می‌شود. لیزرهای سبز در این طول موج کاربردهایی در فوتوکوآگولاسیون شبکیه دارند، جایی که قدرت و دقت بالای آنها مفید است. آنها همچنین به طور بالقوه در پردازش مواد، به ویژه در زمینه‌هایی که نیاز به پردازش دقیق و حداقل ضربه حرارتی دارند، مفید هستند..توسعه دیودهای لیزر سبز بر روی زیرلایه GaN صفحه c به سمت طول موج‌های بلندتر در محدوده ۵۲۴ تا ۵۳۲ نانومتر، پیشرفت قابل توجهی در فناوری لیزر را نشان می‌دهد. این توسعه برای کاربردهایی که به ویژگی‌های طول موج خاص نیاز دارند، بسیار مهم است.
منابع لیزر موج پیوسته و مدل‌لاک‌شده
منابع لیزر موج پیوسته (CW) و شبه CW قفل‌شده مدل‌شده در طول موج‌های مختلف مانند مادون قرمز نزدیک (NIR) در 1064 نانومتر، سبز در 532 نانومتر و فرابنفش (UV) در 355 نانومتر برای سلول‌های خورشیدی گسیلنده انتخابی با آلایش لیزری در نظر گرفته شده‌اند. طول موج‌های مختلف پیامدهایی برای سازگاری و کارایی تولید دارند (پاتل و همکاران، 2011).
لیزرهای اگزایمر برای مواد با شکاف باند پهن
لیزرهای اگزایمر که در طول موج UV عمل می‌کنند، برای پردازش مواد با شکاف باند وسیع مانند شیشه و پلیمر تقویت‌شده با الیاف کربن (CFRP) مناسب هستند و دقت بالا و حداقل تأثیر حرارتی را ارائه می‌دهند (کوبایاشی و همکاران، ۲۰۱۷).
لیزرهای Nd:YAG برای کاربردهای صنعتی
لیزرهای Nd:YAG، با قابلیت تطبیق‌پذیری‌شان از نظر تنظیم طول موج، در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. توانایی آنها در عملکرد در هر دو طول موج 1064 نانومتر و 532 نانومتر، امکان انعطاف‌پذیری در پردازش مواد مختلف را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، طول موج 1064 نانومتر برای حکاکی عمیق روی فلزات ایده‌آل است، در حالی که طول موج 532 نانومتر حکاکی سطحی با کیفیت بالا را روی پلاستیک‌ها و فلزات روکش‌دار فراهم می‌کند. (Moon et al., 1999).
→ محصولات مرتبط：لیزر حالت جامد با پمپ دیودی پیوسته با طول موج 1064 نانومتر
جوشکاری لیزر فیبر با توان بالا
لیزرهایی با طول موج نزدیک به 1000 نانومتر، با کیفیت پرتو خوب و توان بالا، در جوشکاری لیزری سوراخ کلید برای فلزات استفاده می‌شوند. این لیزرها به طور مؤثر مواد را تبخیر و ذوب می‌کنند و جوش‌های با کیفیتی تولید می‌کنند (Salminen, Piili, & Purtonen, 2010).
ادغام پردازش لیزری با سایر فناوری‌ها
ادغام پردازش لیزری با سایر فناوری‌های تولیدی، مانند روکش‌کاری و فرزکاری، منجر به سیستم‌های تولیدی کارآمدتر و متنوع‌تری شده است. این ادغام به ویژه در صنایعی مانند ساخت ابزار و قالب و تعمیر موتور مفید است (نووتنی و همکاران، ۲۰۱۰).
پردازش لیزری در حوزه‌های نوظهور
کاربرد فناوری لیزر به حوزه‌های نوظهوری مانند صنایع نیمه‌هادی، نمایشگر و فیلم نازک گسترش یافته و قابلیت‌های جدیدی را ارائه می‌دهد و خواص مواد، دقت محصول و عملکرد دستگاه را بهبود می‌بخشد (Hwang et al., 2022).
روندهای آینده در پردازش لیزری
پیشرفت‌های آینده در فناوری پردازش لیزری بر تکنیک‌های ساخت نوین، بهبود کیفیت محصولات، مهندسی اجزای چندماده‌ای یکپارچه و افزایش مزایای اقتصادی و رویه‌ای متمرکز است. این شامل تولید سریع سازه‌ها با تخلخل کنترل‌شده توسط لیزر، جوشکاری هیبریدی و برش پروفیل لیزری ورق‌های فلزی می‌شود (کوکرجا و همکاران، ۲۰۱۳).
فناوری پردازش لیزری، با کاربردهای متنوع و نوآوری‌های مداوم خود، آینده تولید و پردازش مواد را شکل می‌دهد. تطبیق‌پذیری و دقت آن، آن را به ابزاری ضروری در صنایع مختلف تبدیل کرده و مرزهای روش‌های تولید سنتی را جابجا می‌کند.
لازوف، ل.، آنجلوف، ن.، و تیرومنیکز، ای. (۲۰۱۹). روشی برای تخمین اولیه چگالی توان بحرانی در فرآیندهای فناوری لیزر.محیط زیست. فناوری‌ها. منابع. مجموعه مقالات کنفرانس علمی و کاربردی بین‌المللی. پیوند
پاتل، ر.، ونهام، س.، تجاجونو، ب.، هالام، ب.، سوگیانتو، آ.، و بوواتسک، ج. (۲۰۱۱). ساخت پرسرعت سلول‌های خورشیدی با گسیلنده انتخابی با آلایش لیزری با استفاده از منابع لیزری موج پیوسته (CW) ۵۳۲ نانومتر و شبه CW قفل‌شده با مدل.پیوند
کوبایاشی، ام.، کاکیزاکی، ک.، اویزومی، اچ.، میمورا، تی.، فوجیموتو، جی.، و میزوگوچی، اچ. (2017). پردازش لیزرهای پرقدرت DUV برای شیشه و CFRP.پیوند
مون، اچ.، یی، جی.، ری، وای.، چا، بی.، لی، جی.، و کیم، کی.-اس. (1999). دو برابر شدن کارآمد فرکانس درون کاواک از یک لیزر Nd:YAG دمش جانبی دیودی از نوع بازتابنده پخشی با استفاده از کریستال KTP.پیوند
Salminen, A., Piili, H., & Purtonen, T. (2010). ویژگی های جوشکاری لیزر فیبر با قدرت بالامجموعه مقالات موسسه مهندسان مکانیک، بخش ج: مجله علوم مهندسی مکانیک، ۲۲۴، ۱۰۱۹-۱۰۲۹.پیوند
مجومدار، جی.، و مانا، آی. (۲۰۱۳). مقدمه‌ای بر ساخت مواد به کمک لیزر.پیوند
گونگ، س. (۲۰۱۲). بررسی‌ها و کاربردهای فناوری پیشرفته پردازش لیزری.پیوند
یوموتو، جی.، توریزوکا، کی.، و کورودا، آر. (۲۰۱۷). توسعه یک بستر آزمایشی تولید لیزر و پایگاه داده برای پردازش مواد لیزری.بررسی مهندسی لیزر، ۴۵، ۵۶۵-۵۷۰.پیوند
دینگ، ی.، ژو، ی.، پانگ، جی.، یانگ، ال.-ج.، و هونگ، ام. (2019). پیشرفت در فناوری مانیتورینگ درجا برای پردازش لیزری.SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica. پیوند
سان، اچ.، و فلورس، کی. (2010). تحلیل ریزساختاری یک شیشه فلزی حجیم مبتنی بر زیرکونیوم که با لیزر پردازش شده است.معاملات متالورژی و مواد A. پیوند
نووتنی، س.، مونستر، ر.، شارک، س.، و بایر، ای. (۲۰۱۰). سلول لیزر یکپارچه برای روکش‌کاری و فرزکاری لیزری ترکیبی.اتوماسیون مونتاژ، 30(1)، 36-38.پیوند
کوکریجا، ال. ام.، کائول، آر.، پاول، سی.، گانش، پی.، و رائو، بی. تی. (۲۰۱۳). تکنیک‌های نوظهور پردازش مواد لیزری برای کاربردهای صنعتی آینده.پیوند
هوانگ، ای.، چوی، جی.، و هونگ، اس. (2022). فرآیندهای خلاء نوظهور با کمک لیزر برای تولید فوق دقیق و با بازده بالا.نانومقیاس. پیوند
زمان ارسال: ۱۸ ژانویه ۲۰۲۴