ما الذي يمكّن المعادن من الذوبان على الفور وتجسيد التصميمات المعقدة بدقة على مستوى الميكرون؟ تكنولوجيا معالجة الليزر - وهي طريقة تصنيع متقدمة تجمع بين الدقة العالية والكفاءة والتنوع - تتغلغل بشكل متزايد في مختلف الصناعات. يقدم هذا التقرير تحليلاً شاملاً لمبادئ معالجة الليزر وأنواع الليزر والتطبيقات والمشهد التنافسي.
تستخدم معالجة الليزر حزم الليزر عالية الكثافة للطاقة لقطع المواد ولحامها ونقشها ووضع العلامات عليها وثقبها. تكمن ميزتها الأساسية في المعالجة غير التلامسية، مما يلغي الضغط والضغط وتشوه المواد المرتبط بالأدوات الميكانيكية التقليدية مع ضمان دقة استثنائية. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب أنظمة الليزر الحد الأدنى من المواد الاستهلاكية والصيانة، مما يقلل من تكاليف الإنتاج.
تتضمن المبدأ الأساسي امتصاص ذرات المادة لطاقة الليزر، مما يؤدي إلى اهتزازات مكثفة تولد الحرارة. عند تجاوز نقطة انصهار المادة أو تبخرها، يحدث انصهار أو تبخر موضعي على الفور. لتعزيز الكفاءة، تزيل الغازات المساعدة (الأكسجين أو النيتروجين أو الأرجون) المادة المنصهرة أو تحمي منطقة العمل، بينما تدير أنظمة تجميع الغبار الجسيمات.
- مصدر الليزر: المكون الأساسي الذي يولد أشعة الليزر، مصنف حسب الوسط إلى CO₂، YAG، الألياف، وأشباه الموصلات.
- المسار البصري: ينقل الحزم عبر المرايا أو الألياف الضوئية.
- بصريات التركيز: يركز الحزم في بقع على نطاق ميكرون باستخدام العدسات / العاكسات لمعالجة عالية الكثافة للطاقة.
- نظام الحركة: محركات سيرفو يتم التحكم فيها بواسطة CNC وأدلة دقيقة تحدد موضع قطع العمل أو رؤوس الليزر.
تختلف الليزرات السائدة حاليًا في الطول الموجي والطاقة وتوافق المواد والتطبيقات:
بتردد 10.6 ميكرومتر، تتفوق ليزرات CO₂ في معالجة المواد غير المعدنية (الخشب، الأكريليك، المنسوجات) عبر نطاقات الطاقة من الواط إلى الكيلووات. إن فعاليتها من حيث التكلفة تجعلها مثالية للأنظمة المبتدئة.
تعمل ليزرات YAG بتردد 1.06 ميكرومتر، وهي تناسب المعادن (الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس) بجودة شعاع فائقة للحصول على تفاصيل أدق. ومع ذلك، فإن كفاءة الطاقة المنخفضة والصيانة الأعلى تحد من قدرتها التنافسية.
تتفوق ليزرات الألياف بتردد 1.06 ميكرومتر على متغيرات YAG من حيث جودة الشعاع والكفاءة (30٪ +) والعمر الافتراضي. يسهل تصميمها المدمج تكامل الأتمتة، خاصة للمعادن العاكسة (الذهب والنحاس). تحل ليزرات الألياف تدريجياً محل أنظمة YAG.
تخدم هذه الليزرات المدمجة منخفضة التكلفة والتي تتمتع بعمر افتراضي ممتد حاليًا تطبيقات الطاقة المنخفضة (التعليم، القياس). قد تؤدي التطورات المستمرة في الطاقة إلى توسيع دورها الصناعي.
تدفع قدرات تكنولوجيا الليزر الفريدة إلى اعتمادها عبر القطاعات:
يقوم اللحام بالليزر بتجميع ألواح الهيكل (الأسقف، الهيكل)؛ ينتج القطع مكونات داخلية؛ تتبع العلامات الأجزاء بمعرفات.
يقوم القطع الدقيق بتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور؛ يربط اللحام المكونات الدقيقة؛ تقوم العلامات بتسمية الدوائر المتكاملة برموز التتبع.
يشكل القطع عالي القوة مكونات هيكل الطائرة؛ يربط اللحام العناصر الهيكلية؛ تضمن العلامات إمكانية تتبع الأجزاء.
يقوم القطع بصنع الدعامات والأدوات الجراحية؛ يقوم اللحام بتجميع الأدوات الدقيقة؛ تتوافق العلامات مع المتطلبات التنظيمية.
يقوم النقش بتخصيص الملحقات؛ يقوم القطع بتصميم الملابس؛ تقوم العلامات بتمييز المنتجات بالعلامات والشريطية.
تتميز سوق معدات الليزر العالمية بمنافسة شديدة:
تهيمن Trumpf و Coherent و IPG Photonics على محافظ المنتجات الشاملة والخبرة التكنولوجية، وتخدم الصناعات العالمية.
اكتسبت الشركات الصينية مثل Han's Laser و HG Tech و Raycus قوة جذب من خلال العروض التنافسية من حيث التكلفة، والاستحواذ على حصة متزايدة في السوق.
تركز الشركات المصنعة المتخصصة على تطبيقات أو أنواع ليزر معينة، وتتميز من خلال الحلول المصممة خصيصًا.
مع تقدم تكنولوجيا الليزر في الدقة والسرعة والقدرة على تحمل التكاليف، ستتوسع بصمتها الصناعية. تشمل الاتجاهات الناشئة الأتمتة الذكية والمعالجة الصديقة للبيئة وأنظمة التصنيع الهجينة، مما يضع تكنولوجيا الليزر كحجر زاوية في تحول الصناعة 4.0.