Cosa hanno di speciale i laser da 2μm?
In linea di principio, la banda da 2μm si trova nella banda sicura per gli occhi umani e ha un buon spettro di assorbimento per NO, H2O, CO2, ecc. Può essere applicata a più direzioni come radar laser, comunicazione spaziale, biomedicina e lavorazione dei materiali.
Nel campo della lavorazione dei materiali, si stima che la lavorazione dei metalli rappresenti oltre l'85% del mercato dei laser industriali, mentre la lavorazione dei materiali non metallici rappresenta attualmente meno del 15%. Attualmente, l’Europa, gli Stati Uniti e il Giappone occupano una posizione leader nello sviluppo e nell’esplorazione della tecnologia di lavorazione dei non metalli. A causa dell’immaturità del processo e della necessità di applicare laser di diverse potenze e lunghezze d’onda a seconda dei diversi materiali, in Cina non c’è molta attenzione nel campo della lavorazione dei non metalli. Negli ultimi anni, nel contesto del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni, l’applicazione di materiali non metallici è diventata sempre più popolare.
Prendendo ad esempio l’industria automobilistica, “la sostituzione dell’acciaio con la plastica” sta diventando una misura importante per l’alleggerimento. Che si tratti di rivestimenti esterni o interni, la quantità di plastica utilizzata è in aumento. Con il continuo miglioramento della durezza, della resistenza e delle proprietà di trazione dei tecnopolimeri, finestre, porte, telai in plastica e ancora più componenti automobilistici chiave utilizzano la plastica per sostituire i materiali in acciaio. Ciò promuoverà ulteriormente la divulgazione delle applicazioni di lavorazione laser per materiali non metallici.
Dal punto di vista della lunghezza d’onda, i laser da 2μm sono molto interessanti nella lavorazione dei materiali, in particolare nella lavorazione della plastica. La maggior parte dei materiali plastici simili hanno un assorbimento sufficientemente forte vicino a 2μm, quindi possono essere lavorati direttamente e l'energia assorbita può essere utilizzata per tagliare, saldare e marcare. Sulla base dello sviluppo delle esigenze di lavorazione dei materiali non metallici, negli ultimi dieci anni i laser da 2μm sono diventati un punto caldo della ricerca nel campo dei laser a fibra.
Per soddisfare ulteriormente le esigenze applicative, Brandnew ha lanciato appositamente una nuova generazione di laser a fibra drogata al tulio CW da 2μm con una potenza di uscita media di 10W e una lunghezza d'onda centrale di 1940nm. Presenta molti vantaggi, come elevata efficienza di conversione elettro-ottica, basso consumo energetico, nessuna regolazione e manutenzione, uscita di conduzione in fibra ottica flessibile, struttura compatta, dimensioni ridotte, peso leggero, facilità di movimentazione e trasporto, ecc. Fornisce una luce ideale fonte per applicazioni quali la biomedicina, il taglio e la saldatura della plastica e il monitoraggio ambientale.
La saldatura laser della plastica apre nuovi mercati applicativi
La saldatura laser delle materie plastiche è detta anche saldatura a trasmissione laser. Il raggio generato dal laser viene focalizzato sulla zona da saldare, ovvero il raggio laser attraversa la parte superiore e viene assorbito dall'altra parte in corrispondenza della superficie di contatto delle due parti, formando una zona di azione termica (saldatura) . La plastica nella zona di azione del calore viene fusa e le macromolecole di plastica nello stato hot melt si diffondono tra loro sotto l'azione della pressione di saldatura, generando forze di van der Waals e quindi collegando strettamente le due parti insieme.
Rispetto ai processi di saldatura tradizionali come incollaggio, saldatura a caldo, saldatura ad ultrasuoni e saldatura a vibrazione, la saldatura laser di plastica presenta i vantaggi di assenza di contatto fisico, buon effetto di saldatura regolare ed elevato grado di automazione. Poiché il tasso di assorbimento dei materiali termoplastici come PP, PC e PMMA per la luce della banda da 2 μm è significativamente superiore a quello della luce visibile e delle bande del vicino infrarosso, la saldatura con laser a fibra drogata con tulio da 2 μm è più competitiva.
Nelle applicazioni automobilistiche, i materiali PC rappresentano circa il 50% dei materiali plastici utilizzati nei fari e vengono generalmente utilizzati per gli alloggiamenti e le finiture dei fanali posteriori delle automobili. I materiali PP rappresentano circa il 30% dei materiali plastici presenti nei fari e vengono solitamente utilizzati per la copertura posteriore, il rivestimento e la guida del cablaggio dei fanali posteriori, nonché per l'alloggiamento e la copertura posteriore dei fari. Il PMMA ha eccellenti proprietà ottiche, con una trasmittanza del 90%-92%, un indice di rifrazione di 1,49, elevata durezza superficiale ed eccellenti prestazioni globali. Viene utilizzato principalmente come materiale guida della luce per prodotti otticamente trasparenti, specchietti esterni per fanali posteriori e luci d'atmosfera per interni.
Utilizzando il nuovissimo laser a fibra drogata con tulio CW da 2μm per testare la saldatura di materiali PP, PC e PMMA, è possibile ottenere saldature uniformi e coerenti e le saldature sono piatte e lisce, senza pori e bruciature eccessive. Tra questi, nella saldatura di materiali PC, la forza di taglio supera 1300 N con una larghezza di saldatura di 1,5 mm e il materiale principale testato si rompe. Nella saldatura di materiali PP, la forza di taglio supera 1.000 N con una larghezza di saldatura di 2 mm e il materiale principale testato si rompe. Nella saldatura di materiali PMMA, la forza di taglio supera 800 N con una larghezza di saldatura di 1,3 mm e il materiale principale testato si rompe.
Nella saldatura di materiali diversi, il nuovissimo laser a fibra drogata con tulio CW da 2μm funziona ancora molto bene. Dopo il test, la saldatura di prova del campione PC trasparente + PMMA nero è stabile e coerente ed è possibile ottenere un effetto di saldatura efficace; la saldatura di prova del campione PMMA trasparente + PC nero presenta lievi fluttuazioni e il materiale principale del test di trazione si rompe ed è possibile ottenere un effetto di saldatura efficace.
La saldatura laser della plastica viene ora utilizzata principalmente in parti in plastica come luci, cruscotti e ricambi per auto. Secondo i dati dell'Associazione cinese dei produttori di automobili, da gennaio a settembre la produzione e le vendite di automobili in Cina sono state pari a 21,075 milioni e 21,069 milioni, in crescita rispettivamente del 7,3% e dell'8,2% su base annua, mantenendo un trend di crescita stabile. Con il rapido aumento dei nuovi veicoli energetici in Cina, la domanda per la lavorazione della plastica sta diventando sempre più vigorosa. Come nuovo processo di saldatura, i laser a fibra da 2μm verranno ulteriormente applicati e diffusi.
Oltre alla saldatura della plastica, i laser da 2μm hanno ottimi usi
Gli strumenti per analisi biomediche richiedono solitamente sterilità e non possono essere miscelati con sostanze chimiche, ecc. La saldatura laser, come metodo di saldatura senza contatto, è particolarmente adatta per la produzione di tali prodotti. Nel campo dei dispositivi medici, la saldatura laser della plastica viene utilizzata principalmente nei sistemi di iniezione, nelle apparecchiature elettroniche mediche, in vari trapianti artificiali e prodotti per stomia, ecc.
Oltre alla saldatura della plastica, i laser da 2μm hanno un adeguato picco di assorbimento in acqua, particolarmente indicato per applicazioni mediche, che consente al laser di penetrare nella pelle fino ad una profondità non superiore a poche centinaia di μm. Il componente principale del tessuto biologico è l'acqua. L'elevato assorbimento dei laser da 2μm può raggiungere un riscaldamento su scala estremamente ridotta, ottenendo così un taglio preciso e un'emostasi rapida, che è la scelta migliore per molte operazioni chirurgiche.
L'area di microazione di soli 50μm può mantenere inalterata l'impalcatura dello strato corneo, ottenere la rigenerazione e la ricostruzione epidermica e può essere riparata in un breve periodo di tempo; il laser agisce con precisione sul derma, stimolando il meccanismo minimamente invasivo della pelle e completando la rigenerazione e il rimodellamento del collagene; allo stesso tempo, richiede un tempo di impulso dinamico di microsecondi e una risposta al gradino ad alta velocità in kilohertz e un'esperienza veloce e confortevole. Questi sono i vantaggi dei laser da 2μm!
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