01 Bevezetés.
Az 1960-as évekbeli bevezetése óta a lézertechnológia nagy energiasűrűségének, jó irányíthatóságának és irányíthatóságának köszönhetően gyorsan az ipari gyártás kulcsfontosságú eszközévé fejlődött. A hagyományos mechanikai feldolgozási módszerekkel összehasonlítva a lézeres feldolgozás jelentős előnyökkel rendelkezik: érintésmentes, nagy pontosság, magas fokú automatizálás stb. Széles körben használják az ipari gyártásban, például anyagvágásban, hegesztésben, jelölésben, fúrásban és adalékos gyártásban. A lézer típusa és folyamatjellemzői szerint az ipari lézeres feldolgozás elsősorban három kategóriába sorolható: lézervágás, lézerhegesztés és lézeradalékos gyártás, amelyek mindegyike saját egyedi mechanizmussal és alkalmazási körrel rendelkezik.
02 Lézeres vágás
1. ábra Lézeres vágási vázlat
A lézervágás az egyik legkiforrottabb ipari lézeralkalmazás, amely nagy{0}}teljesítményű lézersugarat használ az anyag olvasztására és elpárologtatására, valamint segédgázzal a salak elfújására a nagy hatékonyság és precíziós vágás érdekében. A CO₂ lézer és szálas lézer jelenleg a szénacél, a rozsdamentes acél, az alumíniumötvözetek és a közepes vágási anyagok {{2} egyéb anyagainak fő berendezése. Ennek a technológiának az előnyei a keskeny vágási résben, a kis hőhatás-zónában rejlenek, nincs szükség öntőformákra és a feldolgozási útvonal gyors megváltoztatására, különösen alkalmas az autógyártásban, a fémlemez-feldolgozásban, a repülőgépiparban és más igényes iparágakban.
(1) Az autógyártásban a lézervágást a karosszériaelemektől a motorokig számos alkatrész előállítására használják. A szálas lézereket például nagy szilárdságú acél alkatrészek nagy pontosságú vágására használják, ami könnyebb járműveket eredményez.
(2) A repülőgépipar is profitál a lézervágási technológiából, különösen a fejlett anyagokból, például titánból és kompozitokból készült összetett alkatrészek gyártása terén. Az ultragyors lézerekkel például összetett formájú titán alkatrészeket lehet vágni, miközben minimálisra csökkentik a hőkárosodást és biztosítják az alkatrész szerkezeti integritását, jelentősen javítva a repülőgép-alkatrészek teljesítményét és biztonságát.
03 Lézeres hegesztés
A lézeres hegesztés egy lézersugárra támaszkodik, amely a fémanyagokat nagy sebességgel olvasztja meg a csatlakozás megvalósítása érdekében, a nagy olvadási mélység, a nagy sebesség és az alacsony hőbevitel jellemzőivel. Az általános hegesztési módok közé tartozik a folyamatos lézerhegesztés és az impulzusos lézerhegesztés, amelyek vékony lemezek precíziós hegesztésére és mélyhegesztési forgatókönyvekre alkalmasak. Az ívhegesztéssel összehasonlítva a lézerhegesztések nagy szilárdságúak és alacsony deformációjúak, és alkalmasak akkumulátor-csomagolásra, rozsdamentes acél készülékek hegesztésére és atomenergia szerkezeti alkatrészek gyártására és más területekre. Különösen az akkumulátorgyártásban a lézerhegesztés vált a fő csatlakozási módszerré.
(1) Az autóiparban a lézeres hegesztést karosszériapanelek, motoralkatrészek és más kulcsfontosságú alkatrészek összekapcsolására használják. A szálas lézereket például nagy szilárdságú acél alkatrészek nagy pontosságú hegesztésére használják, ami erős és tartós kötéseket eredményez.
(2) Elektronikai ipar Az elektronikai iparban a lézeres hegesztést kis és kényes alkatrészek nagy pontosságú összekapcsolására használják. Dióda lézereket használnak például a lítium-ion akkumulátorok akkumulátorcelláinak hegesztésére, hogy biztosítsák az elektromos csatlakozások megbízhatóságát.
(3) A repülőgépiparban a Boeing 787 Dreamliner lézeres hegesztési eljárást alkalmaz a titánötvözetek és a kompozit anyagok összekapcsolására, így drámai módon csökkenti a szegecsek számát, csökkenti a törzs súlyát és javítja az üzemanyag-hatékonyságot.
04 Lézeres adalékanyag gyártás
(1) Az autógyártásban a Ferrari F1 autó titánötvözet alkatrészeit lézeradalékos gyártástechnológiával gyártják, amely javítja az alkatrészek hőállóságát és szilárdságát, valamint optimalizálja az autó aerodinamikai kialakítását.
(2) Orvosi ipar Az orvosi iparban a lézer{1}}alapú adalékgyártást testreszabott implantátumok és protézisek gyártására használják.
(3) A repülőgépiparban a lézer-alapú adalékgyártást összetett alkatrészek, például turbinalapátok és üzemanyagfúvókák előállítására használják.
05 Következtetés
A lézertechnológia, mint a fejlett gyártás fontos támogatója, kiterjeszti ipari alkalmazási határait. Jelenleg a lézeres feldolgozás is a nagyobb teljesítményű, nagyobb pontosságú és több{1}}folyamatos kompozitok irányába fejlődik, mint például a lézeres-ívkompozit hegesztés, a lézeres ultragyors mikromegmunkálás és a lézeres intelligens megfigyelőrendszer. A jövőben a nagy teljesítményű félvezető lézerek, az intelligens vezérlőrendszerek és a zöld gyártási koncepciók folyamatos népszerűsítésével a jövőben a lézeres feldolgozás továbbra is kulcsszerepet fog játszani az intelligens gyártásban, a személyre szabott termékekben, az extrém anyagfeldolgozásban és más területeken.