کاربرد لیزر در صنعت چیست

لیزرهای صنعتی برای برش فلزات و پارچه ها، علامت گذاری کدهای ردیابی برای قابلیت ردیابی صنعتی، جوشکاری فلزات با دقت بالا، تمیز کردن سطوح فلزی، تغییر زبری سطح و اندازه گیری ابعاد قطعه استفاده می شود. آنها به طور گسترده در چندین صنعت مانند صنایع برق و فلزات اولیه استفاده می شوند.

لیزرها امروزه یکی از پرکاربردترین ابزارها در تولید هستند، به ویژه از آنجایی که ساخت افزودنی به مهندسان این امکان را می‌دهد تا ویژگی‌های پیچیده‌تر و طرح‌های محصولی را ایجاد کنند که به تلرانس‌های دقیق نیاز دارد. ماشینکاری لیزری می تواند ویژگی های خوبی ایجاد کند که ساخت آنها با استفاده از تجهیزات ماشینکاری سنتی دشوار یا غیرممکن است. برش‌های لیزری فوق‌العاده تمیز هستند و هیچ ضربه یا اثر حرارتی روی اطراف مواد ندارند، در نتیجه نیاز به برخی مراحل تکمیل ثانویه را از بین می‌برند. فرآیندهای لیزر در حال تبدیل شدن به فناوری‌های تولیدی برای تولیدکنندگان دستگاه‌های پزشکی هستند زیرا محصولات کوچک‌تر و پیشرفته‌تری را طراحی می‌کنند.

1. علامت گذاری لیزری

لیزرها به طور فزاینده ای برای درج اعداد شناسایی منحصر به فرد (UID) روی قطعات و محصولات استفاده می شوند که به راحتی در صورت فراخوانی قابل ردیابی هستند. مارک های لیزری بسیار بادوام هستند و برای دستگاه های پزشکی می توانند در بسیاری از چرخه ها مقاومت کنند. هم اطلاعات قابل خواندن توسط انسان و هم اطلاعات بارکد، دسته ای و حتی تاریخچه طراحی، می توانند با لیزر بر روی محصولات با هندسه قسمت مسطح یا منحنی علامت گذاری شوند.

2. بافت سطحی

لیزرها می‌توانند بافت‌ها یا ریزساختارهای طرح‌دار روی سطوح اجزا یا محصولات ایجاد کنند که عملکرد فیزیکی مانند نرخ سایش، چسبندگی، خواص نوری و ظرفیت بار را بهبود می‌بخشد. میکروبافت لیزری می‌تواند زبری روی ایمپلنت‌های پزشکی ایجاد کند که باعث می‌شود بافت یا استخوان جدید در ایمپلنت جدید محکم شود و رشد کند. الگوهایی با ویژگی هایی به کوچکی ۱۰ میکرومتر را می توان با وضوح عمق بسیار بالا تولید کرد.

3. ابلیشن با لیزر

این روش ماشینکاری تفریقی اساساً مواد را با دقت زیادی با استفاده از پرتو لیزر تبخیر می کند. طول پالس، طول موج و شدت با توجه به مواد در حال پردازش تنظیم می شود. فرسایش به ویژه برای ماشینکاری مواد حساس مانند نانومواد یا مواد فوق رسانا مفید است، زیرا روش غیر تماسی ساختار ماده را تغییر نمی دهد یا سطح آن را با سایش یا حرارت آسیب نمی رساند.

4. حفاری لیزری

لیزرها در حفر سوراخ هایی به اندازه میکرون در طیف وسیعی از مواد بسیار دقیق هستند. تصویر: نور لیزر

لیزرها در حفر سوراخ هایی به اندازه میکرون در طیف وسیعی از مواد از جمله فلزات، پلیمرها و سرامیک ها بسیار دقیق هستند. مت نیپر، مدیر توسعه محصول برای فناوری‌های نور لیزر، گفت: «بسیاری از قطعات تولید شده امروزی به ویژگی‌های میکروسکوپی نیاز دارند که فقط با حفاری لیزری ایجاد می‌شوند. «ویژگی‌های بسیار کوچک و پیچیده را می‌توان در مواد مختلف، با روش‌هایی مانند نوشتن مستقیم، تراپنینگ و نمایش ماسک، بدون اثرات حرارتی یا آسیب مواد، تولید کرد.»

5. برش لیزری

مشابه با حفاری لیزری، برش لیزری متکی به یک پرتو لیزر متمرکز است تا مواد، برش مستقیم یا الگوهای برش را تا اعماق بسیار دقیق در ماده یا جزء کند. دستگاه های برش لیزر فلز معمولاً برای انواع مختلف فلزات و پلیمرها استفاده می شود زیرا لبه های تمیز را برش می دهند و مناطق متاثر از حرارت ایجاد نمی کنند. لیزرها می‌توانند طیف گسترده‌ای از مواد از جمله آلومینیوم، تیتانیوم و فولاد را با تحمل‌هایی در سطح میکرون برش دهند.

6. جوش لیزری

این فرآیند به ویژه برای محصولاتی با هندسه پیچیده یا مواد غیر مشابه که به سختی به یکدیگر متصل می شوند، موثر است. بسته به محصول، جوش لیزری می تواند بهترین فرآیند اتصال نسبت به چسباندن یا لحیم کاری باشد، به ویژه برای اتصال فلزات و پلاستیک ها. همچنین جوش های قوی و با دقت بالا ایجاد می کند که می تواند به کوچکی ۰.۰۰۴ اینچ باشد و کیفیت قابل تکراری را ارائه دهد.

7. سیم کشی

سیم کشی بخش هایی از عایق یا محافظ را از سیم ها و کابل ها حذف می کند تا نقاط تماس الکتریکی را فراهم کند و سیم را برای پایان دادن آماده کند. برداشتن سیم لیزری یک فرآیند سریع است که دقت و کنترل فرآیند عالی را ارائه می‌کند و تماس با سیم را از بین می‌برد و امکان پردازش گیج‌های سیم ظریف بیش از ۳۲ AWG را فراهم می‌کند. عایق را می توان با تحمل ۰.۰۰۵ اینچ برداشت. استریپینگ را می‌توان طوری برنامه‌ریزی کرد که عایق را در هر نقطه در امتداد سیم از بین ببرد و امکان برداشتن دهانه میانی با دقت بالا را فراهم کند.

کاربردهای جدید لیزر

لیزرها قطعات کلیدی تجهیزات صنعتی هستند. تحقیقات در مورد چگونگی استفاده مؤثرتر از آنها در فرآیندهای تولید، از جمله سرعت‌های بیشتر، در حال انجام است. به عنوان مثال، در سال ۲۰۱۸ مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) لیزری ساخت که ۱۰۰ برابر سریع‌تر از لیزرهای فوق سریع معمولی (پالس‌هایی که چهار میلیاردم ثانیه طول می‌کشد) ضربان دارد. دانشمندان آلمانی در حال آزمایش با ادغام لیزرهای کوچک به طور مستقیم در تراشه های سیلیکونی برای افزایش سرعت پردازش هستند.

یکی دیگر از حوزه‌های تحقیقاتی استفاده از هوش مصنوعی (AI) برای ایجاد لیزرهای هوشمند است که مواد در حال پردازش و زمانی که فرآیند به پایان می‌رسد را درک می‌کنند. تولید کننده ماشین آلات آلمانی STrumpf در حال توسعه یک سیستم لیزری است که از هوش مصنوعی برای تعیین بهترین نقاط جوشکاری برای ایجاد کویل های مسی برای صنعت خودرو استفاده می کند. با استقبال بیشتر شرکت‌ها از صنعت ۴.۰، از جمله هوش مصنوعی، فناوری‌های حسگر، و تولید مواد افزودنی، لیزرها نقشی رو به گسترش در تولید مدرن خواهند داشت.