Ingawa leza za ultrafast zimekuwapo kwa miongo kadhaa, matumizi ya viwandani yameongezeka kwa kasi katika miongo miwili iliyopita. Mnamo 2019, thamani ya soko ya ultrafast iliongezeka.nyenzo ya lezausindikaji ulikuwa takriban dola milioni 460 za Marekani, huku kiwango cha ukuaji wa kila mwaka cha 13%. Maeneo ya matumizi ambapo leza za kasi ya juu zimetumika kwa mafanikio kusindika vifaa vya viwandani ni pamoja na utengenezaji na ukarabati wa barakoa katika tasnia ya nusu-semiconductor pamoja na kukata vipande vya silikoni, kukata/kuandika kioo na (oksidi ya bati ya indium) kuondolewa kwa filamu ya ITO katika vifaa vya elektroniki vya watumiaji kama vile simu za mkononi na kompyuta kibao, uundaji wa pistoni kwa tasnia ya magari, utengenezaji wa stent ya moyo na utengenezaji wa vifaa vya microfluidic kwa tasnia ya matibabu.
01 Utengenezaji na ukarabati wa barakoa za picha katika tasnia ya nusu nusu
Leza za kasi ya juu zilitumika katika mojawapo ya matumizi ya kwanza kabisa ya viwanda katika usindikaji wa vifaa. IBM iliripoti matumizi ya uondoaji wa leza wa femtosecond katika utengenezaji wa barakoa za picha katika miaka ya 1990. Ikilinganishwa na uondoaji wa leza wa nanosecond, ambao unaweza kusababisha uharibifu wa matone ya chuma na kioo, barakoa za leza za femtosecond hazionyeshi matone ya chuma, hakuna uharibifu wa kioo, n.k. Faida. Njia hii hutumika kutengeneza saketi jumuishi (IC). Kutengeneza chipu ya IC kunaweza kuhitaji hadi barakoa 30 na kugharimu zaidi ya $100,000. Usindikaji wa leza wa Femtosecond unaweza kusindika mistari na nukta chini ya 150nm.
Mchoro 1. Utengenezaji na ukarabati wa barakoa ya picha
Mchoro 2. Matokeo ya uboreshaji wa mifumo tofauti ya barakoa kwa ajili ya lithografia kali ya urujuanimno
02 Kukata silikoni katika tasnia ya nusu nusu
Kukata vipande vya kaki ya silicon ni mchakato wa kawaida wa utengenezaji katika tasnia ya semiconductor na kwa kawaida hufanywa kwa kutumia kukata vipande vya mitambo. Magurudumu haya ya kukata mara nyingi hupata nyufa ndogo na ni vigumu kukata vipande vidogo (km unene < 150 μm). Kukata vipande vya kaki ya silicon kwa leza kumetumika katika tasnia ya semiconductor kwa miaka mingi, haswa kwa vipande vidogo (100-200μm), na hufanywa kwa hatua nyingi: kung'oa kwa leza, ikifuatiwa na utenganishaji wa mitambo au kukata kwa siri (yaani boriti ya leza ya infrared ndani ya uandishi wa silicon) ikifuatiwa na utenganishaji wa tepi ya mitambo. Leza ya mapigo ya nanosecond inaweza kusindika vipande 15 kwa saa, na leza ya picosecond inaweza kusindika vipande 23 kwa saa, kwa ubora wa juu zaidi.
03 Kukata/kuchora vioo katika tasnia ya vifaa vya elektroniki vinavyotumika
Skrini za kugusa na miwani ya kinga kwa simu za mkononi na kompyuta za mkononi zinazidi kuwa nyembamba na baadhi ya maumbo ya kijiometri yanapinda. Hii inafanya ukataji wa kawaida wa kiufundi kuwa mgumu zaidi. Leza za kawaida kwa kawaida hutoa ubora duni wa kukata, hasa wakati maonyesho haya ya kioo yanapowekwa tabaka 3-4 na glasi ya juu ya kinga yenye unene wa 700 μm inapowashwa, ambayo inaweza kuvunjika kwa mkazo wa ndani. Leza za kasi ya juu zimeonyeshwa kuwa na uwezo wa kukata miwani hii kwa nguvu zaidi ya ukingo. Kwa ukataji mkubwa wa paneli tambarare, leza ya femtosecond inaweza kulenga kwenye uso wa nyuma wa karatasi ya kioo, ikikwaruza ndani ya kioo bila kuharibu uso wa mbele. Kisha kioo kinaweza kuvunjika kwa kutumia njia za kiufundi au za joto kando ya muundo uliowekwa alama.
Mchoro 3. Kikato chenye umbo maalum cha kioo cha leza cha Picosecond chenye kasi ya juu
04 Miundo ya pistoni katika tasnia ya magari
Injini nyepesi za magari zimetengenezwa kwa aloi za alumini, ambazo hazichakai kama chuma cha kutupwa. Uchunguzi umegundua kuwa usindikaji wa leza ya femtosecond wa umbile la pistoni ya gari unaweza kupunguza msuguano kwa hadi 25% kwa sababu uchafu na mafuta vinaweza kuhifadhiwa kwa ufanisi.
Mchoro 4. Usindikaji wa leza wa Femtosecond wa pistoni za injini ya magari ili kuboresha utendaji wa injini
05 Utengenezaji wa stent ya moyo katika tasnia ya matibabu
Mamilioni ya stenti za moyo hupandikizwa kwenye mishipa ya moyo ya mwili ili kufungua njia ya damu kutiririka kwenye mishipa iliyoganda, na hivyo kuokoa mamilioni ya maisha kila mwaka. Stenti za moyo kwa kawaida hutengenezwa kwa chuma (k.m., chuma cha pua, aloi ya kumbukumbu ya umbo la nikeli-titaniamu, au hivi karibuni aloi ya kobalti-chromium) yenye upana wa takriban 100 μm. Ikilinganishwa na kukata kwa leza ya mapigo marefu, faida za kutumia leza zenye kasi ya juu kukata mabano ni ubora wa juu wa kukata, umaliziaji bora wa uso, na uchafu mdogo, ambao hupunguza gharama za baada ya usindikaji.
06 Utengenezaji wa vifaa vya microfluidic kwa ajili ya sekta ya matibabu
Vifaa vya microfluidic hutumika sana katika tasnia ya matibabu kwa ajili ya upimaji na utambuzi wa magonjwa. Hizi kwa kawaida hutengenezwa kwa ukingo mdogo wa sindano ya sehemu za kibinafsi na kisha kuunganisha kwa kutumia gundi au kulehemu. Utengenezaji wa leza ya Ultrafast wa vifaa vya microfluidic una faida ya kutengeneza njia ndogo za 3D ndani ya vifaa vyenye uwazi kama vile glasi bila hitaji la miunganisho. Njia moja ni utengenezaji wa leza ya Ultrafast ndani ya glasi kubwa ikifuatiwa na uchongaji wa kemikali mvua, na nyingine ni uondoaji wa leza ya femtosecond ndani ya glasi au plastiki katika maji yaliyosafishwa ili kuondoa uchafu. Mbinu nyingine ni kusukuma njia kwenye uso wa glasi na kuzifunga kwa kifuniko cha glasi kupitia kulehemu kwa leza ya femtosecond.
Mchoro 6. Uchongaji teule unaosababishwa na leza wa Femtosecond ili kuandaa mifereji ya microfluidic ndani ya vifaa vya kioo
07 Uchimbaji mdogo wa pua ya sindano
Uchakataji wa mashimo madogo ya leza ya Femtosecond umechukua nafasi ya maikro-EDM katika makampuni mengi katika soko la sindano zenye shinikizo kubwa kutokana na kubadilika zaidi katika kubadilisha wasifu wa mashimo ya mtiririko na muda mfupi wa uchakataji. Uwezo wa kudhibiti kiotomatiki nafasi ya kuzingatia na kuinamisha boriti kupitia kichwa cha kuchanganua kinachoendelea umesababisha muundo wa wasifu wa aperture (km, pipa, mwangaza, muunganiko, tofauti) ambao unaweza kukuza atomization au kupenya kwenye chumba cha mwako. Muda wa kuchimba hutegemea ujazo wa ablation, wenye unene wa kuchimba wa 0.2 - 0.5 mm na kipenyo cha shimo cha 0.12 - 0.25 mm, na kufanya mbinu hii kuwa ya haraka mara kumi kuliko maikro-EDM. Uchimbaji mdogo unafanywa katika hatua tatu, ikiwa ni pamoja na kukwaruza na kumaliza mashimo ya majaribio. Argon hutumika kama gesi msaidizi kulinda kisima kutokana na oksidi na kulinda plasma ya mwisho wakati wa hatua za awali.
Mchoro 7. Usindikaji wa usahihi wa hali ya juu wa leza ya Femtosecond wa shimo la taper lililogeuzwa kwa sindano ya injini ya dizeli
08 Uundaji wa leza wenye kasi ya juu
Katika miaka ya hivi karibuni, ili kuboresha usahihi wa uchakataji, kupunguza uharibifu wa nyenzo, na kuongeza ufanisi wa usindikaji, uwanja wa micromachining umekuwa lengo la watafiti polepole. Laser ya Ultrafast ina faida mbalimbali za usindikaji kama vile uharibifu mdogo na usahihi wa juu, ambayo imekuwa lengo la kukuza maendeleo ya teknolojia ya usindikaji. Wakati huo huo, laser za Ultrafast zinaweza kutenda kwenye vifaa mbalimbali, na uharibifu wa nyenzo za usindikaji wa laser pia ni mwelekeo mkubwa wa utafiti. Laser ya Ultrafast hutumika kuondoa vifaa. Wakati msongamano wa nishati wa laser ni mkubwa kuliko kizingiti cha kuondoa vifaa, uso wa nyenzo iliyoondolewa utaonyesha muundo wa micro-nano wenye sifa fulani. Utafiti unaonyesha kwamba Muundo huu maalum wa uso ni jambo la kawaida linalotokea wakati wa usindikaji wa leza. Maandalizi ya miundo ya micro-nano ya uso yanaweza kuboresha sifa za nyenzo yenyewe na pia kuwezesha maendeleo ya vifaa vipya. Hii inafanya maandalizi ya miundo ya micro-nano ya uso na laser ya Ultrafast kuwa njia ya kiufundi yenye umuhimu muhimu wa maendeleo. Hivi sasa, kwa vifaa vya chuma, utafiti kuhusu umbile la uso wa leza lenye kasi ya juu unaweza kuboresha sifa za kulowesha uso wa chuma, kuboresha msuguano wa uso na sifa za uchakavu, kuongeza ushikamano wa mipako, na kuenea na kushikamana kwa seli kwa mwelekeo.
Mchoro 8. Sifa za kuogofya zaidi ya maji ya uso wa silikoni ulioandaliwa kwa leza
Kama teknolojia ya kisasa ya usindikaji, usindikaji wa leza wa kasi ya juu una sifa za eneo dogo linaloathiriwa na joto, mchakato usio wa mstari wa mwingiliano na vifaa, na usindikaji wa ubora wa juu zaidi ya kikomo cha mtawanyiko. Inaweza kutambua usindikaji wa micro-nano wa ubora wa juu na usahihi wa juu wa vifaa mbalimbali. na utengenezaji wa muundo wa micro-nano wa pande tatu. Kufikia utengenezaji wa leza wa vifaa maalum, miundo tata na vifaa maalum hufungua njia mpya za utengenezaji wa micro-nano. Kwa sasa, leza ya femtosecond imetumika sana katika nyanja nyingi za kisayansi za kisasa: leza ya femtosecond inaweza kutumika kuandaa vifaa mbalimbali vya macho, kama vile safu za microlens, macho ya kibionic composite, miongozo ya mawimbi ya macho na metasurfaces; kwa kutumia usahihi wake wa juu, azimio la juu na Kwa uwezo wa usindikaji wa pande tatu, leza ya femtosecond inaweza kuandaa au kuunganisha chips za microfluidic na optofluidic kama vile vipengele vya microheater na njia za microfluidic za pande tatu; kwa kuongezea, laser ya femtosecond inaweza pia kuandaa aina tofauti za miundo midogo ya uso ili kufikia kazi za kuzuia kuakisi, kuzuia kuakisi, kuogofya sana, kuzuia barafu na zingine; si hivyo tu, laser ya femtosecond pia imetumika katika uwanja wa biomedicine, ikionyesha utendaji bora katika nyanja kama vile stent ndogo za kibiolojia, substrates za utamaduni wa seli na upigaji picha wa hadubini wa kibiolojia. Matarajio mapana ya matumizi. Kwa sasa, nyanja za matumizi ya usindikaji wa laser ya femtosecond zinapanuka mwaka hadi mwaka. Mbali na micro-optics zilizotajwa hapo juu, microfluidics, micro-nanostructures zenye kazi nyingi na matumizi ya uhandisi wa matibabu, pia ina jukumu kubwa katika baadhi ya nyanja zinazoibuka, kama vile utayarishaji wa metasurface. , utengenezaji wa micro-nano na uhifadhi wa taarifa za macho zenye vipimo vingi, n.k.
Muda wa chapisho: Aprili-17-2024
