Suscríbase a nuestras redes sociales para recibir publicaciones inmediatas
Introducción al procesamiento láser en la fabricación
La tecnología de procesamiento láser ha experimentado un rápido desarrollo y se utiliza ampliamente en diversos campos, como el aeroespacial, el automotriz, el electrónico y más. Desempeña un papel importante en la mejora de la calidad del producto, la productividad laboral y la automatización, al tiempo que reduce la contaminación y el consumo de materiales (Gong, 2012).
Procesamiento láser en materiales metálicos y no metálicos
La principal aplicación del procesamiento láser en la última década ha sido en materiales metálicos, incluidos el corte, la soldadura y el revestimiento. Sin embargo, el campo se está expandiendo hacia materiales no metálicos como textiles, vidrio, plásticos, polímeros y cerámicas. Cada uno de estos materiales abre oportunidades en diversas industrias, aunque ya cuentan con técnicas de procesamiento establecidas (Yumoto et al., 2017).
Retos e innovaciones en el procesamiento láser de vidrio
El vidrio, con sus amplias aplicaciones en industrias como la automoción, la construcción y la electrónica, representa un área importante para el procesamiento láser. Los métodos tradicionales de corte de vidrio, que utilizan herramientas de aleación dura o de diamante, están limitados por su baja eficiencia y sus bordes ásperos. Por el contrario, el corte por láser ofrece una alternativa más eficiente y precisa. Esto es especialmente evidente en industrias como la fabricación de teléfonos inteligentes, donde el corte por láser se utiliza para cubiertas de lentes de cámaras y pantallas grandes (Ding et al., 2019).
Procesamiento láser de tipos de vidrio de alto valor
Los diferentes tipos de vidrio, como el vidrio óptico, el vidrio de cuarzo y el vidrio de zafiro, presentan desafíos únicos debido a su naturaleza frágil. Sin embargo, técnicas láser avanzadas como el grabado con láser de femtosegundo han permitido el procesamiento preciso de estos materiales (Sun y Flores, 2010).
Influencia de la longitud de onda en los procesos tecnológicos láser.
La longitud de onda del láser influye significativamente en el proceso, especialmente en materiales como el acero estructural. Se ha analizado la densidad de potencia crítica de los láseres que emiten en áreas ultravioleta, visible, infrarroja cercana y distante para la fusión y la evaporación (Lazov, Angelov y Teirumnieks, 2019).
Diversas aplicaciones basadas en longitudes de onda
La elección de la longitud de onda del láser no es arbitraria, sino que depende en gran medida de las propiedades del material y del resultado deseado. Por ejemplo, los láseres UV (con longitudes de onda más cortas) son excelentes para el grabado y el micromecanizado de precisión, ya que pueden producir detalles más finos. Esto los hace ideales para las industrias de semiconductores y microelectrónica. Por el contrario, los láseres infrarrojos son más eficientes para el procesamiento de materiales más gruesos debido a su capacidad de penetración más profunda, lo que los hace adecuados para aplicaciones industriales pesadas. (Majumdar & Manna, 2013). De manera similar, los láseres verdes, que normalmente funcionan a una longitud de onda de 532 nm, encuentran su nicho en aplicaciones que requieren alta precisión con un impacto térmico mínimo. Son particularmente eficaces en microelectrónica para tareas como el diseño de circuitos, en aplicaciones médicas para procedimientos como la fotocoagulación y en el sector de las energías renovables para la fabricación de células solares. La longitud de onda única de los láseres verdes también los hace adecuados para marcar y grabar diversos materiales, incluidos plásticos y metales, donde se desea un alto contraste y un daño superficial mínimo. Esta adaptabilidad de los láseres verdes subraya la importancia de la selección de longitud de onda en la tecnología láser, asegurando resultados óptimos para materiales y aplicaciones específicas.
Elláser verde de 525 nmes un tipo específico de tecnología láser que se caracteriza por su distintiva emisión de luz verde en la longitud de onda de 525 nanómetros. Los láseres verdes de esta longitud de onda encuentran aplicaciones en la fotocoagulación de la retina, donde su alta potencia y precisión son beneficiosas. También son potencialmente útiles en el procesamiento de materiales, particularmente en campos que requieren un procesamiento preciso y de impacto térmico mínimo..El desarrollo de diodos láser verdes sobre sustrato de GaN en el plano c hacia longitudes de onda más largas de 524 a 532 nm marca un avance significativo en la tecnología láser. Este desarrollo es crucial para aplicaciones que requieren características de longitud de onda específicas.
Fuentes láser de onda continua y modeladas
Las fuentes láser de onda continua (CW) y cuasi-CW modeladas en varias longitudes de onda, como el infrarrojo cercano (NIR) a 1064 nm, el verde a 532 nm y el ultravioleta (UV) a 355 nm, se consideran para las células solares de emisor selectivo con dopaje láser. Las diferentes longitudes de onda tienen implicaciones para la adaptabilidad y eficiencia de la fabricación (Patel et al., 2011).
Láseres excimer para materiales de banda ancha
Los láseres excímeros, que funcionan a una longitud de onda UV, son adecuados para procesar materiales de banda prohibida amplia como el vidrio y el polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), y ofrecen alta precisión y un impacto térmico mínimo (Kobayashi et al., 2017).
Láseres Nd:YAG para aplicaciones industriales
Los láseres Nd:YAG, con su adaptabilidad en términos de sintonización de longitud de onda, se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Su capacidad para operar tanto a 1064 nm como a 532 nm permite flexibilidad en el procesamiento de diferentes materiales. Por ejemplo, la longitud de onda de 1064 nm es ideal para grabados profundos en metales, mientras que la longitud de onda de 532 nm proporciona grabado superficial de alta calidad en plásticos y metales recubiertos (Moon et al., 1999).
→Productos relacionados:CW Láser de estado sólido bombeado por diodos con longitud de onda de 1064 nm
Soldadura láser de fibra de alta potencia
En la soldadura láser de metales se utilizan láseres con longitudes de onda cercanas a 1000 nm, que poseen buena calidad de haz y alta potencia. Estos láseres vaporizan y funden materiales de manera eficiente, produciendo soldaduras de alta calidad (Salminen, Piili y Purtonen, 2010).
Integración del procesamiento láser con otras tecnologías
La integración del procesamiento láser con otras tecnologías de fabricación, como el revestimiento y el fresado, ha dado lugar a sistemas de producción más eficientes y versátiles. Esta integración es particularmente beneficiosa en industrias como la fabricación de herramientas y matrices y la reparación de motores (Nowotny et al., 2010).
Procesamiento láser en campos emergentes
La aplicación de la tecnología láser se extiende a campos emergentes como las industrias de semiconductores, pantallas y películas delgadas, ofreciendo nuevas capacidades y mejorando las propiedades de los materiales, la precisión de los productos y el rendimiento de los dispositivos (Hwang et al., 2022).
Tendencias futuras en el procesamiento láser
Los desarrollos futuros en la tecnología de procesamiento láser se centran en nuevas técnicas de fabricación, mejorando las cualidades del producto, diseñando componentes multimaterial integrados y mejorando los beneficios económicos y de procedimiento. Esto incluye la fabricación rápida por láser de estructuras con porosidad controlada, la soldadura híbrida y el corte por láser de perfiles de láminas metálicas (Kukreja et al., 2013).
La tecnología de procesamiento láser, con sus diversas aplicaciones e innovaciones continuas, está dando forma al futuro de la fabricación y el procesamiento de materiales. Su versatilidad y precisión lo convierten en una herramienta indispensable en diversas industrias, superando los límites de los métodos de fabricación tradicionales.
Lazov, L., Angelov, N. y Teirumnieks, E. (2019). MÉTODO PARA LA ESTIMACIÓN PRELIMINAR DE LA DENSIDAD DE POTENCIA CRÍTICA EN PROCESOS TECNOLÓGICOS LÁSER.AMBIENTE. TECNOLOGÍAS. RECURSOS. Actas de la Conferencia Científica y Práctica Internacional. Enlace
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Sugianto, A. y Bovatsek, J. (2011). Fabricación de alta velocidad de células solares con emisores selectivos de dopaje láser utilizando ondas continuas (CW) de 532 nm y fuentes láser modeladas de cuasi-CW.Enlace
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J. y Mizoguchi, H. (2017). Procesamiento con láseres DUV de alta potencia para vidrio y CFRP.Enlace
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J. y Kim, K.-S. (1999). Duplicación eficiente de la frecuencia intracavidad a partir de un láser Nd:YAG de bombeo lateral con diodo reflector difuso utilizando un cristal KTP.Enlace
Salminen, A., Piili, H. y Purtonen, T. (2010). Las características de la soldadura láser de fibra de alta potencia.Actas de la Institución de Ingenieros Mecánicos, Parte C: Revista de Ciencias de la Ingeniería Mecánica, 224, 1019-1029.Enlace
Majumdar, J. y Manna, I. (2013). Introducción a la fabricación de materiales asistida por láser.Enlace
Gong, S. (2012). Investigaciones y aplicaciones de tecnología avanzada de procesamiento láser.Enlace
Yumoto, J., Torizuka, K. y Kuroda, R. (2017). Desarrollo de un banco de pruebas de fabricación por láser y una base de datos para el procesamiento de materiales por láser.La revisión de la ingeniería láser, 45, 565-570.Enlace
Ding, Y., Xue, Y., Pang, J., Yang, L.-j. y Hong, M. (2019). Avances en la tecnología de monitoreo in situ para el procesamiento láser.SCIENTIA SINICA Física, Mecánica y Astronómica. Enlace
Sol, H. y Flores, K. (2010). Análisis microestructural de un vidrio metálico a granel a base de Zr procesado con láser.Transacciones Metalúrgicas y de Materiales A. Enlace
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S. y Beyer, E. (2010). Célula láser integrada para revestimiento y fresado láser combinados.Automatización de montaje, 30(1), 36-38.Enlace
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P. y Rao, BT (2013). Técnicas emergentes de procesamiento de materiales con láser para futuras aplicaciones industriales.Enlace
Hwang, E., Choi, J. y Hong, S. (2022). Procesos de vacío emergentes asistidos por láser para fabricación de ultraprecisión y alto rendimiento.Nanoescala. Enlace
Hora de publicación: 18 de enero de 2024