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干货!一文洞悉高精密制造中的飞秒激光加工技术

2018/09/27 13:09   |    阅读量:3197   |    来自: MTE

【导语】 激光器在工业、医疗等领域中的应用不断普及,基于超快激光技术的微细加工技术正逐渐引起市场的高度关注。曾经专属于高端科研实验室的飞秒激光器,如今也在各大领域的应用中日益受宠。

激光器在工业、医疗等领域中的应用不断普及,基于超快激光技术的微细加工技术正逐渐引起市场的高度关注。曾经专属于高端科研实验室的飞秒激光器,如今也在各大领域的应用中日益受宠。

国家在“十三五”国家重点研发计划—“增材制造与激光制造”专项中,列入了《工业级皮秒/飞秒激光器关键技术研究及产业化》项目——这意味着,在市场需求不断扩大、产学研究不断深入的背景下,飞秒激光技术将获得一片光明的前景。

飞秒激光到底牛在哪儿?

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优于其他激光技术的加工特点

1. 飞秒激光加工的组织中没有熔融区,没有重铸层,不产生微裂纹,加工表面均匀平滑。这是飞秒加工的最重要特征。它避免了热熔化的存在,大大减弱和消除了传统加工中热效应带来的诸多负面影响。

2. 加工精度高,不受光的衍射极限的限制,具有很高的空间分辨性。

3. 加工对材料没有选择和限制性,可以对任何材料进行精细加工、修复和处理。

4. 加工需要的脉冲能量阀值极低,一般只有毫焦耳量级,这决定了加工的能量低耗性。

5. 加工精度高,不受光的衍射极限的限制,具有很高的空间分辨性。

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纳秒激光(左图)与飞秒激光(右图)在100μm厚的不锈钢薄片上的钻孔效果对比

广泛的应用领域 + 特殊加工优势

3C电子产业

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飞秒激光作为超短脉冲激光的典型代表,尤其适用于3C电子产业的微细加工。指纹识别模组在手机上的应用,带动了对飞秒激光的大量需求。其在蓝宝石、玻璃、陶瓷等脆性材料和热敏性材料方面具备独特优势。

航空发动机领域

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航空发动机在过去一直使用电火花技术加工,加工速度慢,排除孔内的加工屑比较困难且不易散热。而随着未来发动机叶片材料逐渐走向非金属化,飞秒激光凭借其材料使用广、定位精度高、无机械变形、无直接接触等各种优点,将逐渐取代电火花加工,成为发动机涡轮叶片的微型孔加工的主要技术。

医疗

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在生物医学领域,作为超精密外科手术刀,飞秒激光可用于视力矫正手术;也可用于无痛牙科治疗,能避免了因温度变化引起的神经痛感。另外,飞秒激光在可植入支架、扩张器、内窥镜和导管等的微加工方面,也有其他激光技术不可替代的优势。

除此之外,飞秒激光还在半导体产业、太阳能产业(特别是薄膜技术)、平面显示产业、合金微铸造、精确孔径和电极结构加工、透明材料的微细加工等领域上发挥其独特技术优势。

面对如此高效率的飞秒激光技术,不少激光企业也正瞄准这一细分市场。目前,又有哪些在飞秒激光技术上表现不俗的知名企业?

华日激光

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Erai-10 系列飞秒脉冲光纤激光器

Huaray自主研发生产的飞秒脉冲光纤激光器可保证连续7 天工作。采用光、电一体化设计,可实现准连续输出(~50MHz)。适用于材料微加工,玻璃材料加工与焊接,高分子材料加工与处理,医疗材料制造,显微外科,非线性光谱学等领域。

大族激光

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大族首款飞秒激光器

该激光器为目前国内首款达到20 W的飞秒激光器,光模式优异,工作频率范围宽,可调50kHz~4MHz范围内,可选脉冲个数1~15个。可应用于:玻璃、陶瓷等材料的标记与切割;传感器打标、蚀刻;金属表面处理,如去除铜发黑层;金属表面的精细打标;超疏水微纳结构加工领域。

蔡司

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蔡司VisuMax 全飞秒系统

VisuMax是尖端角膜手术治疗及屈光应用的理想平台。采用高性能飞秒激光技术,并具有出色的切割精度、飞快的切削速度和温和的治疗技术。这也是目前唯一能做全飞秒激光手术的设备。

作为国内制造业转型升级的助推者,国内激光企业肩上担负着实现飞秒激光器国产化的重任。这将使国内应用商使用成本降低30%-40%,另外,也将提升我国精密微加工的制造水平。

然而,受限于目前国内研发水平以及国外高昂的设备价格,国产飞秒激光器的发展还有漫漫长路。


作为中国南方乃至全球金属加工装备的行业盛会,MTE2019激光精密加工及应用展将顺应市场革新,专注于华南优势产业,尤其是薄脆性材料、复杂零件等高端精密制造提供激光精细加工解决方案。集中展示激光精密焊接、切割、打标、钻孔、表面处理等最新应用方案,是业内不容错过的展会。

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黄啟成  电话:152 1950 6327(微信) 邮箱:huangqicheng@simmtime.com

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