Laser o ultrakrótkim czasie impulsu (zwany też ultrafast laser) oznacza źródło światła pracujące z impulsami liczonymi w pikosekundach (czyli bilionowych częściach sekundy) lub femtosekundach (czyli biliardowych częściach sekundy). Tak krótki kontakt wiązki z materiałem pozwala prowadzić obróbkę bardzo precyzyjnie, przy ograniczonym wpływie ciepła na otoczenie miejsca pracy. Technologia ta ma szczególne znaczenie w produkcji elektroniki, technice medycznej, mikrotechnologii oraz w procesach wymagających wysokiej jakości krawędzi i powtarzalności. Pozwala ona łączyć dokładność obróbki mikro z przewidywalnością, której oczekuje nowoczesna produkcja seryjna.
Laser ultrakrótkiego impulsu – precyzja bez nadmiernego wpływu ciepła
Laser o ultrakrótkim czasie impulsu działa inaczej niż wiele standardowych technologii laserowych, ponieważ przekazuje energię obrabianemu materiałowi w niezwykle krótkim momencie. Dzięki temu obrabiany obszar może zostać odparowany lub zmodyfikowany, zanim ciepło rozprzestrzeni się na sąsiednie fragmenty detalu. W praktyce ogranicza to ryzyko odkształceń, przebarwień, mikropęknięć oraz zmian właściwości materiału.
W ofercie firmy TRUMPF lasery ultrakrótkiego impulsu obejmują cztery linie produktowe: TruMicro serii 2000, TruMicro serii 6000, TruMicro serii 9000 oraz TruMicro Mark. Każda z nich jest przeznaczona do innego zakresu mocy, materiałów i wymagań produkcyjnych, co pozwala dobrać rozwiązanie zarówno do precyzyjnej obróbki mikro, jak i do procesów wielkopowierzchniowych w trybie całodobowym.
Laser femtosekundowy w obróbce mikro i produkcji seryjnej
Laser femtosekundowy jest wykorzystywany tam, gdzie liczy się obróbka w bardzo małej skali, a jednocześnie wymagana jest powtarzalność kolejnych detali. Impuls femtosekundowy trwa tak krótko, że pozwala ograniczyć strefę wpływu ciepła nawet przy materiałach wyjątkowo wrażliwych, takich jak cienkie warstwy, delikatne struktury czy materiały o niskiej odporności termicznej. Z tego powodu technologia ta sprawdza się w produkcji komponentów o wysokiej precyzji, m.in. w branży elektronicznej, przy wytwarzaniu wyświetlaczy czy elementów wykorzystywanych w urządzeniach medycznych.
Przykładem rozwiązania TRUMPF jest TruMicro serii 6000, czyli laser femtosekundowy przeznaczony do wydajnej obróbki mikro w środowisku przemysłowym. System jest dostępny w różnych wariantach długości fali i energii impulsu, co ułatwia dopasowanie go do konkretnego materiału oraz oczekiwanego efektu. Może wspierać m.in. cięcie folii akumulatorowych, obróbkę szkła, precyzyjne grawerowanie oraz procesy wymagające czystej krawędzi bez nadmiernej ingerencji termicznej.
Laser femtosekundowy i pikosekundowy w precyzyjnej obróbce przemysłowej – poznajmy zastosowania laserów ultrakrótkiego impulsu w ofercie TRUMPF.
Laser pikosekundowy a delikatne materiały i cienkie warstwy
Laser pikosekundowy również pracuje z bardzo krótkim impulsem, jednak w nieco innym zakresie czasowym niż źródło femtosekundowe. W wielu zastosowaniach przemysłowych zapewnia korzystne połączenie dokładności, wydajności i kontroli nad procesem. Taka technologia dobrze sprawdza się przy cienkich warstwach, foliach, tworzywach sztucznych, ceramice oraz metalach, które wymagają czystej i powtarzalnej obróbki.
Dobrym jej przykładem jest TruMicro serii 2000 firmy TRUMPF. To kompaktowe źródła laserowe przeznaczone do obróbki mikro – szczególnie przy najcieńszych warstwach i delikatnych materiałach. Rozwiązanie umożliwia m.in. strukturyzację i precyzyjne opisywanie metali, cięcie ultracienkiego szkła oraz obróbkę folii bez nadmiernego obciążenia cieplnego.
Z kolei TruMicro Mark to system do mikroznakowania „na zimno” (tzw. black marking) oraz precyzyjnego cięcia i wiercenia bez efektów termicznych. Jest szczególnie przydatny w produkcji biżuterii, technice medycznej, lotnictwie oraz kosmonautyce – wszędzie tam, gdzie wymagana jest trwałość i czytelność oznaczeń na elementach o złożonych kształtach i delikatnych powierzchniach.
Laser o ultrakrótkim czasie impulsu (ultrashort pulse laser) – gdzie sprawdza się ta technologia?
W literaturze branżowej można spotkać także angielskie określenie ultrashort pulse laser – stosowane wobec laserów o ultrakrótkim czasie impulsu. Niezależnie od nazewnictwa, kluczowe pozostaje to, że technologia umożliwia obróbkę materiałów trudnych, o niewielkim gabarycie i wrażliwych na temperaturę. W elektronice wspiera miniaturyzację komponentów, w medycynie pomaga uzyskać wysoką precyzję elementów technicznych, a w mikrotechnologii pozwala wykonywać złożone struktury o bardzo małych wymiarach.
W przypadku większych powierzchni zastosowanie znajduje TruMicro serii 9000. Jest to rozwiązanie firmy TRUMPF o wysokiej mocy, przeznaczone do wydajnej obróbki mikro w skali przemysłowej. System wspiera takie procesy jak strukturyzacja laserowa, czyszczenie, obróbka ubytkowa oraz szybkie cięcie, gdy istotne są jednocześnie dokładność i tempo pracy. Dzięki temu lasery ultrakrótkich impulsów nie są wyłącznie narzędziem laboratoryjnym, lecz technologią wspierającą konkretne procesy produkcyjne w branżach o wysokich wymaganiach jakościowych.
Podsumowując, dobór lasera o ultrakrótkim czasie impulsu jest szczególnie uzasadniony wtedy, gdy standardowa technologia mogłaby wprowadzać zbyt dużo ciepła, powodować odkształcenia albo wymagać dodatkowej obróbki wykończeniowej. Rozwiązania TRUMPF pokazują różne możliwości wykorzystania tej technologii: od kompaktowej obróbki mikro po procesy wielkopowierzchniowe. Dla zakładów przemysłowych oznacza to większą kontrolę nad detalem, stabilniejszą jakość i lepsze dopasowanie procesu do materiału, z którym pracuje produkcja.
