Лазерный мир

Лучшее из обоих миров с одной платформы.

Прототипирование уже давно является проблемой для производителей небольших прецизионных деталей. Зачем? Когда точность измеряется в микронах, может быть сложно создать прототип, который будет производиться по шкале. В то время как трехмерная печать позволила прототипировать все, начиная от крошечных имплантируемых медицинских устройств и заканчивая полномасштабными автомоделями, создание модели с оборудованием и процессами, которые пока не используются в производстве, означает, что производство  может оказаться невозможным для существующего оборудования, задерживая время до выхода на рынок. Другими словами, быстрое прототипирование не всегда приводит к быстрой разработке продукта.

            Лазерное решение.

Лазерные обрабатывающие платформы использовались для прототипирования в течение многих лет из-за того, что подготовка производства выполняется быстро и могут быть достигнуты высокие уровни точности. Кроме того, отсутствует  физический инструмент  и износа инструмента, чтобы влиять на точность и повторяемость.

Однако лазерное прототипирование для микродеталей было более сложным из-за значительной  тепловой зоны (HAZ) — и термических повреждений (в виде плавления, заусенцев или переплавления), которое становится обременительным для микроскопических деталей, требующих абсолютной точности.

Взгляд  в сверхбыстрый лазер. Разработаны лазеры с шириной импульса в фемтосекундном режиме, которые могут работать без причинения теплового повреждения. Это означает, что могут быть сделаны прототипы микродеталей, которые практически безупречны. Образец коронарного стента (РИСУНОК 1) показывает стойки стента, обработанные наносекундным лазером (сверху), а изображение внизу имеет аналогичную структуру стента, обработанную фемтосекундным лазером.

   РИСУНОК 1. Образец коронарного стента показывает стенты стента, обработанные наносекундным лазером (сверху), в то время как аналогичная структура стента, обработанная фемтосекундным лазером, показана снизу.

            Фемтосекундные лазеры коммерческого класса.

До недавнего времени фемтосекундные лазеры разделяли ограничения 3D-принтеров на прототипирование. Фемтосекундные лазеры были хороши для создания моделей в лабораторных условиях, но не были достаточно надежными для полномасштабного производства, и поэтому вопрос о технологичности прототипов оставался.

Это изменилось в последние годы с появлением фемтосекундных лазеров коммерческого класса и производственных платформ, которые обеспечивают стабильность, обработку деталей и управление лучом для обеспечения возможности повторного прецизионного удаления материала на микродеталях  в производственной среде в режиме 24/7. Это означает, что один и тот же инструмент, оборудование и процесс, используемые для создания прототипа, могут также использоваться для производства деталей в масштабах производства.

РИСУНОК 2 показывает ранний фемтосекундный лазер (верхний) и фемтосекундную лазерную микрофотографическую платформу ЧПУ (внизу).

  РИСУНОК 2. Ранняя фемтосекундная лазерная (верхняя) и фемтосекундная лазерная микромодульная платформа с ЧПУ (внизу).

Появление промышленных фемтосекундных лазерных  платформ микрообработки позволило ускорить разработку и производство новых деталей и новых продуктов. Как только прототип будет завершен, время, затрачиваемое на изготовление прототипа, будет значительно уменьшено. Примеры конструкций следующего поколения, которые перешли от прототипов к готовым изготовленным деталям с использованием фемтосекундных лазеров, включают среди многих других — OLED-панели, узлы форсунок и вышеупомянутые коронарные стенты (РИС. 3).

РИСУНОК 3. Готовые изготовленные детали, которые используют фемтосекундные лазеры, включают OLED-панели, узлы форсунок и коронарные стенты.

            Промышленная фемтосекундная микромодульная платформа.

В 2011 году Microlution стала первой в миреплатформой, поддерживающей фемтосекундные лазеры, способные к промышленному использованию. На базе  ML-5, платформа оснащена 5-осевой лазерной сканирующей головкой, прецизионным гранитным основанием, бесшумными линейными двигателями, стеклянными кабинами Heidenhain и укладкой на паллетах для обеспечения точности, необходимой для механической обработки в микромасштабах.

Фемтосекундные лазеры теперь доступны для обеспечения  настоящей  атермальной микрообработки с  микронной  точностьюи си убмикронной повторяемостью. Эта технология была апробирована  в производстве автомобильных, медицинских изделий, полупроводников и потребительских товаров.

            Гибкое решение для массового производства.

Одним из потенциальных недостатков фемтосекундных лазеров (и других лазеров) для массового производства является скорость изготовления. По сравнению с процессами точной обработки, такими как штамповка, штамповка и тиснение, которые позволяют обрабатывать несколько деталей параллельно, лазерная обработка является последовательным процессом.

Еще одно ограничение фемтосекундной технологии заключается в том, что она может обычно удалять небольшие количества материала в процессе обработки. Поэтому обработка  объмных участков детали  может быть очень медленной.

http://www.industrial-lasers.com/articles/2017/05/femtosecond-lasers-for-prototyping-and-volume-production.html