چه چیزی باعث می شود فلزات فوراً ذوب شوند و طرح های پیچیده با دقت در حد میکرون ظاهر شوند؟ فناوری پردازش لیزری - یک روش تولید پیشرفته که دقت، راندمان و تطبیق پذیری بالایی را ترکیب می کند - به طور فزاینده ای در صنایع مختلف نفوذ می کند. این گزارش یک تجزیه و تحلیل جامع از اصول پردازش لیزری، انواع لیزر، کاربردها و چشم انداز رقابتی ارائه می دهد.
پردازش لیزری از پرتوهای لیزر با چگالی انرژی بالا برای برش، جوشکاری، حکاکی، علامت گذاری و سوراخ کردن مواد استفاده می کند. مزیت اصلی آن در پردازش غیر تماسی نهفته است که استرس، فشار و تغییر شکل مواد مرتبط با ابزارهای مکانیکی سنتی را از بین می برد و در عین حال دقت استثنایی را تضمین می کند. علاوه بر این، سیستم های لیزری به مواد مصرفی و نگهداری کمی نیاز دارند و هزینه های تولید را کاهش می دهند.
اصل اساسی شامل جذب انرژی لیزر توسط اتم های مواد است که باعث ایجاد ارتعاشات شدید می شود و گرما تولید می کند. هنگامی که از نقطه ذوب یا تبخیر ماده فراتر رود، ذوب یا تبخیر موضعی فوراً رخ می دهد. برای افزایش راندمان، گازهای کمکی (اکسیژن، نیتروژن یا آرگون) مواد مذاب را حذف می کنند یا ناحیه کار را محافظت می کنند، در حالی که سیستم های جمع آوری گرد و غبار ذرات را مدیریت می کنند.
- منبع لیزر: جزء اصلی تولید کننده پرتوهای لیزر، که بر اساس محیط به لیزرهای CO₂، YAG، فیبر و نیمه هادی طبقه بندی می شود.
- مسیر نوری: پرتوها را از طریق آینه یا فیبرهای نوری منتقل می کند.
- اپتیک متمرکز کننده: پرتوها را با استفاده از لنزها/بازتابنده ها به نقاط در مقیاس میکرون برای پردازش با چگالی انرژی بالا متمرکز می کند.
- سیستم حرکتی: موتورهای سروو کنترل شده توسط CNC و راهنماهای دقیق، قطعات کار یا سرهای لیزر را قرار می دهند.
لیزرهای اصلی فعلی از نظر طول موج، توان، سازگاری با مواد و کاربردها متفاوت هستند:
لیزرهای CO₂ با طول موج 10.6 میکرومتر در پردازش مواد غیر فلزی (چوب، اکریلیک، منسوجات) در محدوده توان از وات تا کیلووات عالی هستند. مقرون به صرفه بودن آنها، آنها را برای سیستم های سطح پایه ایده آل می کند.
لیزرهای YAG که در 1.06 میکرومتر کار می کنند، برای فلزات (فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، مس) با کیفیت پرتو برتر برای جزئیات ظریف تر مناسب هستند. با این حال، راندمان انرژی کمتر و نگهداری بالاتر، رقابت پذیری آنها را محدود می کند.
لیزرهای فیبری 1.06 میکرومتر از نظر کیفیت پرتو، راندمان (30٪+) و طول عمر از انواع YAG بهتر عمل می کنند. طراحی جمع و جور آنها ادغام اتوماسیون را تسهیل می کند، به ویژه برای فلزات بازتابنده (طلا، مس). لیزرهای فیبری به تدریج در حال جایگزینی سیستم های YAG هستند.
این لیزرهای جمع و جور و کم هزینه با طول عمر طولانی در حال حاضر در کاربردهای کم توان (علامت گذاری، اندازه گیری) استفاده می شوند. پیشرفت های مداوم در قدرت ممکن است نقش صنعتی آنها را گسترش دهد.
قابلیت های منحصر به فرد فناوری لیزر، پذیرش را در سراسر بخش ها هدایت می کند:
جوشکاری لیزری پانل های بدنه (سقف، شاسی) را مونتاژ می کند. برش قطعات داخلی را تولید می کند. علامت گذاری قطعات را با شناسه ها ردیابی می کند.
برش دقیق، PCB ها را تولید می کند. جوشکاری، ریز اجزا را به هم متصل می کند. علامت گذاری، IC ها را با کدهای ردیابی برچسب گذاری می کند.
برش با استحکام بالا، اجزای بدنه هواپیما را شکل می دهد. جوشکاری، عناصر ساختاری را به هم متصل می کند. علامت گذاری، قابلیت ردیابی قطعات را تضمین می کند.
برش، استنت ها و ابزارهای جراحی را می سازد. جوشکاری، ابزارهای ظریف را مونتاژ می کند. علامت گذاری با الزامات نظارتی مطابقت دارد.
حکاکی، لوازم جانبی را شخصی می کند. برش، لباس را طراحی می کند. علامت گذاری، محصولات را با آرم و بارکد علامت گذاری می کند.
بازار جهانی تجهیزات لیزر دارای رقابت شدیدی است:
Trumpf، Coherent و IPG Photonics با مجموعه محصولات جامع و تخصص فناوری، بر صنایع جهانی تسلط دارند.
شرکت های چینی مانند Han's Laser، HG Tech و Raycus از طریق ارائه های مقرون به صرفه، جایگاه خود را به دست آورده اند و سهم رو به رشدی از بازار را به دست می آورند.
تولیدکنندگان خاص بر روی کاربردهای خاص یا انواع لیزر تمرکز می کنند و از طریق راه حل های متناسب، تمایز ایجاد می کنند.
با پیشرفت فناوری لیزر در دقت، سرعت و مقرون به صرفه بودن، ردپای صنعتی آن گسترش خواهد یافت. روندهای نوظهور شامل اتوماسیون هوشمند، پردازش سازگار با محیط زیست و سیستم های تولید ترکیبی است که فناوری لیزر را به عنوان سنگ بنای تحول صنعت 4.0 قرار می دهد.