Solució de sistema òptic de processament làser

Solució de sistema òptic de processament làser
La determinació de laprocessament làserLa solució del sistema òptic depèn de l'escenari d'aplicació específic. Diferents escenaris condueixen a diferents solucions per al sistema òptic. Cal una anàlisi específica per a aplicacions específiques. El sistema òptic es mostra a la Figura 1:

El camí del pensament és: objectius concrets del procés –làsercaracterístiques – disseny de l'esquema del sistema òptic – realització de l'objectiu final. Els següents són diversos camps d'aplicació diferents:
1. Camp de microprocessament de precisió (marcatge, gravat, perforació, tall precís, etc.) Els processos típics comuns en el camp de microprocessament de precisió són el processament micromètric en materials com ara metalls, ceràmica i vidre, com ara el marcatge de logotips per a telèfons mòbils, stents mèdics, microforats per a broquets d'injecció de combustible de gas, etc. El requisit bàsic en el procés de processament és: en primer lloc, ha de complir amb punts de llum enfocats extremadament petits, una densitat d'energia extremadament alta i la zona d'influència tèrmica més petita, etc. Per a les aplicacions i requisits anteriors, la selecció i el disseny defonts de llum làseri es duen a terme altres components.
a. Selecció de làser: El làser sòlid ultraviolat/verd (nanosegons) o làser ultraràpid (picosegons, femtosegons) preferit es deu principalment a dues raons. Una és que la longitud d'ona és proporcional al punt de llum enfocat i, generalment, s'escull una longitud d'ona curta. La segona és que els polsos de picosegons/femtosegons tenen la característica de "processament en fred" i l'energia es completa el processament abans de la difusió tèrmica, aconseguint el processament en fred. Generalment, es selecciona una font de llum làser amb sortida de llum espacial, amb un factor de qualitat del feix M2 generalment inferior a 1,1, que té una qualitat de feix superior.
b. Els sistemes d'expansió del feix i els sistemes de colimació solen utilitzar lents d'expansió del feix d'augment variable (2X - 5X), intentant augmentar el diàmetre del feix tant com sigui possible. El diàmetre del feix és inversament proporcional al punt de llum enfocat i generalment s'utilitza una arquitectura d'expansió del feix galileana.
c. El sistema d'enfocament sol utilitzar lents F-Theta d'alt rendiment (per a l'escaneig) o lents d'enfocament telecèntriques. La distància focal és proporcional al punt de llum enfocat i, en general, s'utilitzen lents de camp focal curt (com ara f = 50 mm, 100 mm). Com es mostra a la Figura 1: Generalment, la lent de camp utilitza un grup de lents multielement (el nombre de lents ≥ 3), que pot aconseguir un gran camp de visió, una gran obertura i indicadors d'aberració baixos. Totes les lents òptiques aquí han de tenir en compte el llindar de dany del làser.
d. Sistema òptic de monitorització coaxial: en el sistema òptic, normalment s'integra un sistema de visió coaxial (CMOS) per a un posicionament precís i una monitorització en temps real del procés de processament.
2. Processament de macromaterials Els escenaris d'aplicació típics del processament de macromaterials inclouen el tall de materials en làmines per a automòbils, la soldadura de plaques d'acer per a carrosseries de vaixells i la soldadura de carcasses de bateries. Aquests processos requereixen alta potència, alta capacitat de penetració, alta eficiència i estabilitat de processament.
3. Fabricació additiva amb làser (impressió 3D) i revestiment Les aplicacions de fabricació additiva amb làser (impressió 3D) i revestiment solen implicar els següents processos típics: impressió de metalls complexos aeroespacials, reparació de pales de motors, etc.
La selecció dels components bàsics és la següent:
a. Selecció làser: Generalment,làsers de fibra d'alta potènciaes trien, amb una potència que normalment supera els 500 W.
b. Conformació del feix: aquest sistema òptic necessita emetre una llum de punta plana, de manera que la conformació del feix és la tecnologia principal i es pot aconseguir mitjançant elements òptics difractius.
c. Sistema d'enfocament: Els miralls i l'enfocament dinàmic són els requisits bàsics en el camp de la impressió 3D. Al mateix temps, la lent d'escaneig ha d'utilitzar un disseny telecèntric del costat de l'objecte per garantir la consistència en el processament de les vores i el centre.