W ostatnich latach postęp krajowego lasera światłowodowego jest bardzo oczywisty, utworzył ścieżki o dużej mocy, wysokiej jasności, wysokiej integracji i innych technologiach, w zastosowaniach do obróbki materiałów nadal odkrywają nowe możliwości rynkowe, stając się ważną siłą napędową rozwoju trakcji przemysłowej . Z drugiej strony, w miarę jak materiały niemetaliczne w nowej energetyce, biomedycynie, nowych wyświetlaczach i innych powstających gałęziach przemysłu są coraz szerzej stosowane, ważnym kierunkiem rozwoju branży stała się także obróbka laserowa zastępująca proces tradycyjny.
Co jest takiego specjalnego w laserach 2μm?
Z głównego punktu widzenia pasmo 2 μm mieści się w paśmie bezpieczeństwa ludzkiego oka, z dobrymi widmami absorpcji dla NO, H2O, CO2 itp., które można zastosować w LIDAR, komunikacji kosmicznej, biomedycynie, przetwarzaniu materiałów i innych kierunki.
Szacuje się, że w dziedzinie obróbki materiałów obróbka metali zajmuje ponad 85% rynku laserów przemysłowych, podczas gdy obróbka niemetali zajmuje obecnie niecałe 15% udziału. Obecnie Europa, Stany Zjednoczone i Japonia w rozwoju i eksploracji procesów przetwarzania niemetali zajmują wiodącą pozycję. Ze względu na to, że proces nie jest wystarczająco dojrzały, w połączeniu z zapotrzebowaniem na różne materiały, mające zastosowanie do różnej mocy i długości fali lasera, nie zwraca się zbytniej uwagi na prace domowe w dziedzinie obróbki niemetali. W ostatnich latach, w kontekście oszczędności energii i redukcji emisji, coraz popularniejsze staje się stosowanie materiałów niemetalicznych.
Biorąc za przykład przemysł motoryzacyjny, „zastępowanie stali tworzywem sztucznym” staje się ważną inicjatywą na rzecz zmniejszenia masy pojazdów, a ilość tworzyw sztucznych stosowanych zarówno w zewnętrznych, jak i wewnętrznych elementach dekoracyjnych rośnie. Wraz z ciągłą poprawą twardości, wytrzymałości i właściwości rozciągających tworzyw konstrukcyjnych, plastikowe okna, drzwi, ramy i jeszcze bardziej krytyczne części samochodowe wykorzystują tworzywa sztuczne do zastąpienia stali. Będzie to jeszcze bardziej napędzać popularyzację zastosowań obróbki laserowej materiałów niemetalowych.
Z punktu widzenia pasma fali laser 2 μm jest bardzo atrakcyjny w obróbce materiałów, zwłaszcza w obróbce plastycznej, większość podobnych materiałów z tworzyw sztucznych w pobliżu 2 μm ma wystarczająco silną absorpcję, dzięki czemu można bezpośrednio przetwarzać materiał, a pochłonięta energia może być cięcie, wtapianie i znakowanie. W związku z rozwojem potrzeb w zakresie przetwarzania materiałów niemetalowych, w ostatniej dekadzie lasery 2 μm stały się gorącym punktem badań w dziedzinie laserów światłowodowych.
Poza obróbką metali nowy kierunek rozwoju lasera światłowodowego
Aby jeszcze bardziej sprostać potrzebom aplikacyjnym, „niewidzialny mistrz” w dziedzinie domowych laserów światłowodowych, firma Jiepute wprowadziła na rynek nową generację laserów światłowodowych domieszkowanych tulem o średnicy 2 μm CW, o średniej mocy wyjściowej 200 W i środkowej długości fali 1940 nm , chłodzone wodą odprowadzanie ciepła i konstrukcja typu szufladowego, z wysoką wydajnością konwersji elektrooptycznej, niskim zużyciem energii, brakiem regulacji i konserwacji, elastyczną mocą wyjściową przewodzenia światłowodu i wysoką wydajnością konwersji elektrooptycznej. Ma wiele zalet, takich jak wysoka wydajność konwersji elektrooptycznej, niskie zużycie energii, brak regulacji i konserwacji, elastyczne przewodnictwo światłowodowe, zwarta konstrukcja, mała objętość, niewielka waga, łatwość obsługi i transportu itp., co zapewnia idealne światło źródło do zastosowań biomedycznych, cięcia i spawania tworzyw sztucznych, monitorowania środowiska i innych zastosowań.
Spawanie laserowe tworzyw sztucznych otwiera nowe rynki zastosowań
Spawanie laserowe tworzyw sztucznych zwane jest również spawaniem laserowym transmisyjnym, laser wytwarza wiązkę światła skupioną na spawanym obszarze, czyli wiązka lasera przechodząca przez górną część, w obu częściach powierzchni styku jest pochłaniana przez inna część tworzenia strefy efektu cieplnego (spoina). Tworzywo sztuczne w strefie aktywowanej ciepłem ulega stopieniu, a makrocząsteczki tworzywa w stanie gorącego stopu dyfundują między sobą pod ciśnieniem zgrzewania, wytwarzając siły Van der Waalsa, które następnie szczelnie łączą ze sobą obie części.
W porównaniu z tradycyjnym procesem spawania, takim jak klejenie, zgrzewanie na gorąco, zgrzewanie ultradźwiękowe, zgrzewanie wibracyjne itp., laserowe spawanie tworzyw sztucznych ma tę zaletę, że nie wymaga kontaktu fizycznego, zapewnia dobry efekt gładkiego i czystego spawania oraz wysoki stopień automatyzacji. Ponieważ PP, PC, PMMA i inne tworzywa termoplastyczne o współczynniku absorpcji światła w paśmie 2 μm w porównaniu do długości fal światła widzialnego i bliskiej podczerwieni uległy znacznej poprawie, zastosowanie spawania laserowego włókien domieszkowanych tulem o grubości 2 μm jest bardziej konkurencyjne.
Szybkość penetracji różnych materiałów dla różnych długości fal światła laserowego.
W zastosowaniach motoryzacyjnych materiały PC stanowią około 50% materiałów z tworzyw sztucznych w reflektorach, które są powszechnie stosowane w obudowach tylnych świateł samochodowych i listwach wykończeniowych, podczas gdy materiały PP stanowią około 30% zwykle używanych materiałów z tworzyw sztucznych w reflektorach do osłony tylnej lampy tylnej, listew wykończeniowych i prowadnic wiązek przewodów oraz osłon i osłon tylnych reflektorów. PMMA ma doskonałe właściwości optyczne, przepuszczalność do 90% -92%, współczynnik załamania światła 1,49, wysoką twardość powierzchniową i doskonałe ogólne parametry, stosowany głównie jako produkty przezroczyste optycznie, tylne światła, zewnętrzne lusterko prowadzące światło i wewnętrzne oświetlenie otoczenia materiał poradnikowy.
Test spawania materiałów PP, PC i PMMA za pomocą lasera światłowodowego CW domieszkowanego tulem firmy Jabil o średnicy 2 μm pozwala uzyskać jednolite i spójne szwy spawalnicze, które są płaskie i gładkie, bez porowatości i przepalenia. Przy spawaniu materiału PC siła ścinająca przekroczyła 1300 N przy szerokości spoiny 1,5 mm, co spowodowało pęknięcie materiału podstawowego, podczas gdy przy spawaniu materiału PP siła ścinająca przekroczyła 1000 N przy szerokości spoiny 2 mm, a materiał podstawowy uległ pęknięciu, a w przypadku spawania materiału PC siła ścinająca przekroczyła 1000 N przy szerokości spoiny 2 mm, a materiał podstawowy uległ pęknięciu Podczas spawania materiału PMMA siła ścinająca przekroczyła 800 N przy szerokości spoiny 1,3 mm, a materiał podstawowy uległ pęknięciu.
Podczas spawania materiałów heterogenicznych laser światłowodowy domieszkowany tulem o średnicy 2 μm firmy Jabil nadal sprawdza się bardzo dobrze. Po teście ścieżka spawania PC poprzez + czarną płytkę próbną PMMA jest gładka i spójna, może uzyskać skuteczny efekt spawania; Ścieżka spawania testowego czarnej płytki PMMA przez + PC wykazała niewielkie wahania, pęknięcie materiału podstawowego w badaniu siły rozciągającej, może uzyskać skuteczny efekt spawania.
Laserowe spawanie tworzyw sztucznych jest obecnie stosowane głównie w lampach, tablicach przyrządów samochodowych oraz częściach samochodowych i innych częściach z tworzyw sztucznych. Według danych Chińskiego Stowarzyszenia Producentów Samochodów za okres od stycznia do września całkowita produkcja i sprzedaż samochodów w Chinach wyniosła 2107,5 mln sztuk i 2106,9 mln sztuk, co oznacza wzrost odpowiednio o 7,3% i 8,2%, przy utrzymaniu stabilnej tendencji wzrostowej. Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów energetycznych w Chinach, zapotrzebowanie na przetwarzanie tworzyw sztucznych staje się coraz większe. Jako nowy proces spawania, w dalszym ciągu popularyzowana będzie laser światłowodowy 2µm.
Oprócz spawania tworzyw sztucznych duże zastosowanie ma laser 2μm
Analizatory biomedyczne zwykle muszą być sterylne, nie mogą zawierać żadnych substancji chemicznych i tak dalej. Spawanie laserowe jako metoda spawania bezkontaktowego, szczególnie odpowiednia do wytwarzania tego typu wyrobów. W dziedzinie wyrobów medycznych spawanie laserowe tworzyw sztucznych stosowane jest głównie w układach wtryskowych, elektronice medycznej, różnych sztucznych przeszczepach i produktach stomijnych i tak dalej.
Oprócz spawania tworzyw sztucznych laser 2μm posiada odpowiedni pik absorpcji w wodzie, co szczególnie sprawdza się w zastosowaniach medycznych, umożliwiając penetrację lasera w głąb skóry na głębokość nie większą niż kilkaset μm. Tkanki biologiczne, których głównym składnikiem jest woda, charakteryzują się dużą absorpcją lasera 2μm, dzięki czemu osiągają bardzo małą powierzchnię nagrzewania, co pozwala na precyzyjne cięcie i szybką hemostazę i jest najlepszym wyborem przy wielu zabiegach chirurgicznych.
Rozmiar obszaru mikrodziałania o wielkości zaledwie 50 μm może utrzymać rusztowanie warstwy rogowej w niezmienionym stanie, urzeczywistnić naskórek noworodka i rekonstrukcję, można go naprawić w krótkim okresie; laserowe precyzyjne działanie na skórę właściwą, może stymulować mechanizm mikroinwazyjny skóry, całkowitą regenerację i przebudowę kolagenu; a jednocześnie potrzeba dynamicznego czasu impulsu w mikrosekundach, szybkiej reakcji krokowej kiloherców, doświadczenia szybkiego i wygodnego, to są zalety lasera 2μm!
Według raportu organizacji badawczej Allied Market Research, światowy rynek medycyny laserowej osiągnął w 2016 roku wartość 5,116 miliardów dolarów amerykańskich i oczekuje się, że w 2023 roku wzrośnie do 12,586 miliardów dolarów, przy CAGR wynoszącym około 13,6%. Badania rynku laserowych wyrobów medycznych przeprowadzone przez Chińskie Stowarzyszenie Przemysłu Wyrobów Medycznych pokazują, że większość głównych szpitali w Chinach utworzyła obecnie centra medycyny laserowej. Oczekuje się, że wraz z ciągłymi przełomami w kluczowych technologiach chińska branża medycyny laserowej wkroczy w nowy, wybuchowy okres. Jako idealne źródło światła, laser 2μm również się sprawdzi!
Streszczenie
W porównaniu z obróbką metali, obróbka materiałów niemetalowych, takich jak tworzywa sztuczne, wymaga wyższej jakości źródła światła i procesu. Jabil działa w branży laserowej od wielu lat i jest właścicielem technologii laserowych impulsowych, ciągłych, półprzewodnikowych i ultraszybkich, a także podstawowych technologii automatyzacji. Laser światłowodowy domieszkowany tulem o średnicy 2μm CW pomoże otworzyć rynek na nowe zastosowania laserowe i zapewni łańcuchowi przemysłowemu bardziej konkurencyjne źródło światła!
