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Introducción al procesamiento de láser en la fabricación
La tecnología de procesamiento de láser ha experimentado un desarrollo rápido y se usa ampliamente en varios campos, como aeroespacial, automotriz, electrónica 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 material (Gong, 2012).
Procesamiento láser en metales y materiales no metálicos
La aplicación principal 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 a materiales no metálicos como textiles, vidrio, plásticos, polímeros y cerámica. Cada uno de estos materiales abre oportunidades en diversas industrias, aunque ya tienen técnicas de procesamiento establecidas (Yumoto et al., 2017).
Desafíos e innovaciones en el procesamiento láser de vidrio
El vidrio, con sus amplias aplicaciones en industrias como el automóvil, la construcción y la electrónica, representa un área significativa para el procesamiento láser. Los métodos tradicionales de corte de vidrio, que implican herramientas de aleación o diamantes duros, están limitados por baja eficiencia y bordes ásperos. En contraste, el corte con láser ofrece una alternativa más eficiente y precisa. Esto es especialmente evidente en industrias como la fabricación de teléfonos inteligentes, donde el corte con láser se usa para cubiertas de lentes de cámara y grandes pantallas (Ding et al., 2019).
Procesamiento con láser de tipos de vidrio de alto valor
Los diferentes tipos de vidrio, como vidrio óptico, vidrio de cuarzo y vidrio de zafiro, presentan desafíos únicos debido a su naturaleza frágil. Sin embargo, las técnicas láser avanzadas como el grabado con láser de femtosegundos han permitido el procesamiento de precisión 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 para materiales como el acero estructural. Los láseres que emiten en áreas infrarrojas ultravioletas, visibles, cercanas y distantes se han analizado por su densidad de poder crítica para la derretimiento y evaporación (Lazov, Angelov y Teirumnieks, 2019).
Diversas aplicaciones basadas en longitudes de onda
La elección de la longitud de onda láser no es arbitraria, pero 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 de precisión y el micromachina, ya que pueden producir detalles más finos. Esto los hace ideales para las industrias semiconductores y microelectrónicas. En contraste, los láseres infrarrojos son más eficientes para un procesamiento de materiales más grueso debido a sus capacidades de penetración más profundas, lo que los hace adecuados para aplicaciones industriales pesadas. (Majumdar y Manna, 2013). De manera similar, los láseres verdes, típicamente operan a una longitud de onda de 532 nm, encuentran su nicho en aplicaciones que requieren alta precisión con un impacto térmico mínimo. Son particularmente efectivos en microelectrónica para tareas como el patrón de circuitos, en aplicaciones médicas para procedimientos como la fotocoagulación y en el sector de energía renovable para la fabricación de células solares. La longitud de onda única de los láseres verdes también los hace adecuados para marcar y grabar materiales diversos, incluidos plásticos y metales, donde se desean alto contraste y daños mínimos de superficie. 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 caracterizada por su distinta emisión de luz verde en la longitud de onda de 525 nanómetros. Los láseres verdes a esta longitud de onda encuentran aplicaciones en la fotocoagulación retiniana, donde su alta potencia y precisión son beneficiosas. También son potencialmente útiles en el procesamiento de materiales, particularmente en los campos que requieren un procesamiento de impacto térmico preciso y mínimo.El desarrollo de diodos láser verde en el sustrato GaN del plano C hacia longitudes de onda más largas a 524–532 nm marca un avance significativo en la tecnología láser. Este desarrollo es crucial para aplicaciones que requieren características específicas de longitud de onda
Fuentes de láser de onda continua y modelo
Las fuentes de láser cuasi-CW continuas (CW) y las fuentes láser cuasi-CW modeladas a varias longitudes de onda como el infrarrojo cercano (NIR) a 1064 nm, verde a 532 nm y ultravioleta (UV) a 355 nm se consideran para las células solares selectivas de emisor doping doping láser. Las diferentes longitudes de onda tienen implicaciones para la adaptabilidad y eficiencia de la fabricación (Patel et al., 2011).
Excimer Lasers para materiales de brecha de banda ancha
Los láseres Excimer, que funcionan con una longitud de onda UV, son adecuados para procesar materiales de manguera ancha como el polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), que ofrecen alta precisión e impacto térmico mínimo (Kobayashi et al., 2017).
ND: Láser de YAG para aplicaciones industriales
ND: los láseres de YAG, con su adaptabilidad en términos de ajuste de longitud de onda, se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Su capacidad para operar a 1064 nm y 532 nm permite la flexibilidad en el procesamiento de diferentes materiales. Por ejemplo, la longitud de onda de 1064 nm es ideal para un grabado profundo en metales, mientras que la longitud de onda de 532 nm proporciona grabado de superficie de alta calidad en plásticos y metales recubiertos (Moon et al., 1999).
→ Productos relacionados:Láser de estado sólido con bombeo de diodos CW con longitud de onda de 1064 nm
Soldadura por láser de fibra de alta potencia
Los láseres con longitudes de onda cercanas a 1000 nm, que poseen una buena calidad de haz y alta potencia, se utilizan en la soldadura láser de llaves para metales. Estos láseres vaporizan y se derriten eficientemente, produciendo soldaduras de alta calidad (Salminen, Piili y Purtonen, 2010).
Integración del procesamiento láser con otras tecnologías
La integración del procesamiento de láser con otras tecnologías de fabricación, como el revestimiento y el fresado, ha llevado a sistemas de producción más eficientes y versátiles. Esta integración es particularmente beneficiosa en industrias como la fabricación de herramientas y dias y la reparación del motor (Nowotny et al., 2010).
Procesamiento láser en campos emergentes
La aplicación de la tecnología láser se extiende a los campos emergentes como las industrias de semiconductores, exhibición y película delgada, que ofrecen nuevas capacidades y mejora las propiedades del material, la precisión del producto y el rendimiento del dispositivo (Hwang et al., 2022).
Tendencias futuras en el procesamiento de láser
Los desarrollos futuros en la tecnología de procesamiento de láser se centran en nuevas técnicas de fabricación, mejorando las cualidades de los productos, la ingeniería de componentes multimateriales integrados y mejorando los beneficios económicos y de procedimiento. Esto incluye la fabricación rápida láser de estructuras con porosidad controlada, soldadura híbrida y corte de perfil láser de láminas de metal (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, lo que empuja 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 internacional científica y práctica. Enlace
Patel, R., Wenham, S., Tjahjono, B., Hallam, B., Suganto, A. y Bovatsek, J. (2011). Fabricación de alta velocidad de células solares selectivas de dopaje láser con onda continua de 532 nm (CW) y fuentes láser cuasi-CW modeladas.Enlace
Kobayashi, M., Kakizaki, K., Oizumi, H., Mimura, T., Fujimoto, J. y Mizoguchi, H. (2017). Procesamiento de láseres de alta potencia de DUV para vidrio y CFRP.Enlace
Moon, H., Yi, J., Rhee, Y., Cha, B., Lee, J. y Kim, K.-S. (1999). La frecuencia de intracavidad eficiente se duplican a partir de un difusivo láser ND: YAG de diodo de tipo reflector con un cristal KTP.Enlace
Salminen, A., Piili, H. y Purtonen, T. (2010). Las características de la soldadura con láser de fibra de alta potencia.Actas de la institución de ingenieros mecánicos, Parte C: Journal of Mechanical Engineering Science, 224, 1019-1029.Enlace
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Yumoto, J., Torizuka, K. y Kuroda, R. (2017). Desarrollo de un lecho de prueba de fabricación láser y una base de datos para el procesamiento láser-material.La revisión de Laser Engineering, 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 de láser.Scientia Sinica Physica, Mechanica y Astronomica. Enlace
Sun, H. y Flores, K. (2010). Análisis microestructural de un vidrio metálico masivo basado en ZR procesado por láser.Transacciones metalúrgicas y de materiales a. Enlace
Nowotny, S., Muenster, R., Scharek, S. y Beyer, E. (2010). Célula láser integrada para el revestimiento láser combinado y la molienda.Automatización de ensamblaje, 30(1), 36-38.Enlace
Kukreja, LM, Kaul, R., Paul, C., Ganesh, P. y Rao, BT (2013). Técnicas emergentes de procesamiento de materiales láser para futuras aplicaciones industriales.Enlace
Hwang, E., Choi, J. y Hong, S. (2022). Procesos de vacío asistidos por láser emergentes para la fabricación de ultra precisión y alto rendimiento.Nanoescala. Enlace
Tiempo de publicación: 18 de enero-2024