飞秒激光加工作为一种高度精密的加工技术,已经在各种领域得到了广泛的应用,包括微加工、光学元件制造、医疗器械、电子器件以及打印机压电喷头等微细结构的加工。特别是在打印机压电喷头的制造中,飞秒激光加工展现出了独特的优势和应用潜力。首先,飞秒激光微孔加工具有极高的精度和分辨率。飞秒激光的脉冲宽度极短,通常在飞秒(10^-15秒)级别,这使得它能够在微观尺度上实现精确的加工。对于打印机喷头这样的微细结构,尤其是喷孔、通道等微小部件,飞秒激光能够实现高度精密的加工,确保其尺寸和形状的准确性。其次,飞秒激光微孔加工具有较低的热影响和材料损伤。由于飞秒激光脉冲极短,其能量传递给材料的时间极短,因此在加工过程中产生的热影响非常有限。这可以避免或很大程度地减少材料周围区域的热变形和损伤,从而保证打印机喷头微细结构的形态和性能稳定性。此外,飞秒激光微孔加工还具有材料适用性的特点。它可以加工各种类型的材料,包括金属、塑料、玻璃、陶瓷等,而且对材料的硬度、导热性、光学性质等几乎没有特殊要求,这使得它在打印机喷头的制造中能够适用于不同材料的加工需求。飞秒激光通过透镜聚焦激光可获得高激光强度,因此只能在焦点附近形成微结构。广东自动化飞秒激光MLCC轮刀
飞秒激光技术在航空发动机制造上的应用:长久以来,我国发动机制造技术始终是制约航空航天事业发展的瓶颈,产品的质量不过关来自两方面:一是材料技术;二是材料加工技术。飞秒激光钻孔恰恰解决了这个难题!在航空航天领域,燃气涡轮是发动机的三大关键部件之一,其性能直接决定了发动机的好坏。然而航空发动机的涡轮叶片工作温度至少为1400摄氏度,因此必须对高温部件,尤其是叶片必须使用精确的冷却技术。叶片冷却一般通过大量不同直径的气膜孔来实现,孔径约为100~700微米,且空间分布复杂,多为斜孔,角度为15°到90°不等,为了提高冷却效率,开孔形状往往成扇形或者矩形,这给加工带来极大的难度。目前主流的方法是高速电火花,但工具电极制造极为困难,加工好的部件易磨损,加工速度慢,排除孔内的加工屑比较困难,不易散热,根本不适合大批量生产。此外,现代发动机叶片表面通常要覆盖一层热障涂层、一般是陶瓷材料,采用传统电火花无法加工,是未来先进发动机制造的关键技术。随着未来发动机叶片材料逐渐走向非金属化,电火花加工更不靠谱,而飞秒激光加工具有材料适应广、定位精度高、无机械变形、无直接接触等各种优点,非常适合加工微型孔。广东超精密飞秒激光刀具制造随着未来手机中蓝宝石和陶瓷等高附加值脆性材料的应用,飞秒激光加工将成为3C自动化设备中重要的组成部分。
飞秒激光在诱导金属微结构加工应用方面和精细加工方面的其他应用如下:金属纳米颗粒加工自1993年HengleinA等人利用激光消融法制备金属纳米颗粒以来,许多研究小组制备出高纯度、力度分布均匀的金属纳米颗粒。LinkH等人进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间,将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。与其他激光脉冲相比,飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状,使金属纳米颗粒特别是贵金属(Au、Hg、Pt、Pd等)在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前景。
飞秒激光加工应用于金属掩模板加工:新加坡南洋科技大学VenkatakrishnanK等人利用飞秒激光直写方法制作了以金属薄膜为吸收层、石英为基底的金属掩模板,并将前入射与后入射两种方案做了比较,发现采用前入射的方法能够得到更小的特征尺寸和好的边缘质量。并且利用飞秒激光超衍射极限加工有效地修补了金属镉掩模板的缺陷,修复的线宽达到小雨100nm的精度。目前构建的飞秒激光修正光掩模板工具已在IBM的伯林顿、福蒙特州的掩模制作设备中运行。这对微电子技术的发展将具有重要意义。飞秒激光能量传输时间极短,加工过程中不会产生热效应。
不只是汽车行业的喷油器微孔,微细小型化是当下的一个明显趋势,迫使各行业的制造商去挑战精密微细零件的生产,并有效控制每个零件的生产成本。1)工作空间的有效利用:航空航天应用的理想选择高成本效益的发动机叶片和燃烧室内衬的钻孔和成型是MicrolutionML-10的特长领域,该解决方案是根据航空航天业的需求而设计的。其占地面积小,可以有效降低每平方米的生产成本。该机床内嵌光学相干断层成像(OCT)系统,允许非接触式测量、穿透检测/深度跟踪、形状分析和烧蚀实时监测,众多益处触手可得。2)简化医用管材切割的复杂加工过程使用超快MLTC激光管材切割平台可以消除大部分甚至所有的后续加工步骤。这一用于医疗设备行业及其他应用的解决方案的特点是能够以极高的精度快速准确地加工金属和聚合物管材。飞秒激光加工3)实现优异的边缘和表面质量以及笔直的侧壁创造独特的形状,如负锥度孔、变形孔(包括圆形入口和椭圆形出口)、星形图案等。由于该解决方案采用五轴扫描测头,可以加工出在机械设备上不可能实现的形状。对于飞秒激光而言,脉冲作用时间已经实际小于1 ps,电子没有足够的时间将能量传递给晶格。广东自动化飞秒激光MLCC轮刀
飞秒激光新技术应用刚刚兴起,主要应用行业包括: 半导体产业、太阳能产业(特别是薄膜技术)、平面显示业等。广东自动化飞秒激光MLCC轮刀
氮化硅(Si₃N₄)是一种非常坚硬、耐高温和化学稳定的陶瓷材料,广泛应用于高温环境中的机械零件、刀具和半导体工业中。氮化硅具有优异的物理和化学性质,使其在工程领域中备受青睐。然而,由于其高硬度和脆性,传统的加工方法往往会导致较大的切削力和热应力,可能会损伤工件或导致工件失效。在这种情况下,飞秒激光技术成为了一种备受关注的氮化硅加工方法。飞秒激光切割和打孔是一种高精度、低热影响的加工方法,适用于氮化硅等高硬度材料。这种方法利用飞秒激光器产生的极短脉冲激光束,使得材料在极短的时间内被加热至高温,从而实现切割或打孔。广东自动化飞秒激光MLCC轮刀