Лазерные технологии находят всё более широкое применение в производстве благодаря своей способности обеспечивать высокую точность выполнения операций, которые сложно или экономически нецелесообразно осуществлять с использованием традиционных инструментов. Лазеры способны осуществлять резку, абляцию, модификацию и нанесение узоров на различные материалы.
Для дальнейшего совершенствования лазерных технологий необходимо оптимизировать параметры их работы, включая снижение времени воздействия, повышение частоты и мощности излучения, а также варьирование длины волны. Кроме того, важно стремиться к снижению стоимости оборудования и упрощению его эксплуатации.
Немецкая компания 3D-Micromac AG, специализирующаяся на лазерной обработке, активно разрабатывает устройства для производства микроэлектронных компонентов с высокой точностью.
Применение лазерной обработки в производстве
Одним из ключевых направлений использования лазеров является подготовка образцов для аналитических исследований. Традиционные методы, такие как ионная бомбардировка и электронная микроскопия, характеризуются значительной продолжительностью. В отличие от них, лазерная абляция обеспечивает ускоренное выполнение данной операции в десять раз, благодаря применению лазеров с низкой мощностью или короткими импульсами.
Современные производственные процессы характеризуются миниатюризацией компонентов, что требует применения лазерных технологий для обработки как мелких деталей, так и крупных изделий с высокой степенью детализации. Например, в производстве мобильных устройств лазеры используются для резки стекла, обработки сапфировых подложек и интеграции электронных компонентов.
С прогрессом в области лазерных технологий зона теплового воздействия сократилась с 100 до 50 микрон. Это стало возможным благодаря использованию лазеров с короткими импульсами или короткими длинами волн. Для работы с металлическими материалами предпочтительно применять фемтосекундные импульсы, тогда как для обработки полимеров используются пикосекундные ультрафиолетовые лазеры.
Ожидается, что в будущем лазерные технологии будут развиваться в направлении увеличения скорости и снижения стоимости. Одним из перспективных направлений является мультифокальная обработка, позволяющая одновременно воздействовать на несколько участков обрабатываемой поверхности.
Качество лазерного излучения
Точность и качество производимых изделий зависят от точности позиционирования лазерного луча и его характеристик. Для достижения высокой точности используются оптические системы, позволяющие формировать узкие линии или разделять луч на множество точечных источников.
Ультракороткие импульсы
Современные лазеры способны генерировать импульсы высокой частоты при сохранении высокого качества излучения. Это позволяет синхронизировать процесс обработки с движением обрабатывающего оборудования. Компания TRUMPF планирует продемонстрировать данную технологию в 2019 году.
Особое внимание уделяется возможности контроля последовательности и формы импульсов, что позволяет оптимизировать процесс обработки и повысить его эффективность.
Новые сферы применения
Развитие технологий привело к расширению областей применения лазеров. Например, лазеры используются для нанесения узоров на различные поверхности и конденсации влаги из атмосферы, что делает их востребованными в различных отраслях промышленности.
Инновационные разработки в области лазеров
Исследователи активно работают над созданием новых типов лазеров, обладающих улучшенными характеристиками. В Национальном институте стандартов и технологий (NIST) был разработан лазер, способный работать в сто раз быстрее традиционных моделей, что открывает новые возможности для применения в биологии и других областях, где важна минимизация повреждения тканей.
