A lézernyall zernyaláb, mint szerszám Dr. Geretovszky Zsolt Szegedi Tudományegyetem, Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék TÁMOP 4.2.1.-08/1-2008-0002 Tudáshasznosulást, tudástranszfert szolgáló eszköz- és feltételrendszer kialakítása, fejlesztése a Szegedi Tudományegyetemen és a Dél-alföldi régióban 2012. február 16. SzTE TIK Az 525 éves lézerl Theodore H. Maiman 1960. május 16. fizika 1964 Charles H. Townes Nicolay G. Basov Aleksandr M. Prokhorov
A lézerml zerműködés kényszerített emisszió Egy kis történelem 1963: első lézeres hegesztés, 0.25mm vastag rozsdamentes acél lemezek impulzus üzemű rubin lézer 1965: első lézeres fúrás, Western Electric (Buffalo, NY, USA), gyémántba, rubin lézerrel 1965: az első ipari alkalmazás: TV képcsövek belsejében lévő szakadt vezetékek hegesztése impulzus üzemű Nd:YAG lézerrel 1967: első lézeres vágás: Arthur Sullivan és mktsai SERL (Baldock, UK) 1mm vastag acél lemez, O 2 gázzal segített vágás 300W-os CO 2 lézer 1967: első ipari kerámia repesztés: Western Electric (Allentown, PA, USA) cw CO 2 lézer 1990 Sensor 2011 Fusion ProGlide
A lézernyall zernyaláb, mint anyagmegmunkáló szerszám azzal tűnik ki a versenytársak közül, hogy flexibilis és innovatív lehet fúró, fűrész, forrasztópálka, hegesztőpisztoly, hőkezelő kemence, gravírozó fej, festékkaparó... és még sok minden más is. Előnyök: a lézernyaláb kopásálló Előny nyök és s hátrh trányok a megmunkálást nagy fűtési és hülési sebességek jellemzik nemegyensúlyi folyamatok finom mikroszerkezet, metastabil fázisok új tulajdonságok lokális/lokalizált megmunkálás alacsony energiaigény csekély torzulás (csökkent igény utókezelésre, akár 30% költségmegtakarítás) hőérzékeny komponensek közelében is alkalmazható (pl. forrasztás) új (komplex) geometriák megvalósítására ad lehetőséget könnyen automatizálható Hátrány: kb. egy nagyságrenddel nagyobb beruházást igényel
Vágás a vastag, A gyors,... és a flexibilis a precíziós Hegesztés Volvo C70 Mercedes C class Airbus panel
differenciális hőtágulás Alakítás s (deformáci ció) Buckling mechanizmus (BM, b) Upsetting mechanizmus (UM, a) laminált poliamid Hőmérséklet-gradiens mechanizmus Temperature Gradient Mechanism=TGM
lokális feszültségkeltés Törés törékeny rendszerek: homogén törékeny anyagokban (pl. kerámia repesztés) eltérő hőtágulású anyagok érintkezési felületén A kb. 100µm-es repedések kizárólag a fókuszban keletkeznek. Lézeres tisztítás alapja: lokális feszültségkeltés eltérő hőtágulású anyagok érintkezési felületén http://www.liverpoolmuseums.org.uk/conservation/technologies/sculptureandmonuments/laser_cleaning.aspx http://news.bbc.co.uk/2/hi/8534969.stm
Lézeres tisztítás tisztítás előtt tisztítás után Napelem modulok megmintázása 400nm ZnO:Al 50nm CdS 65µm 3.15µm 2µm CuInGaSe2 700nm Mo Feladat: a rétegek szelektív, maradványmentes eltávolítása CuInGaSe2 Mo NKFP 2/025/2001 Napelemtechnológiai innovációs centrum ZnO:Al CuInGaSe2 Mo A. Búzás and Zs. Geretovszky, Physical Review B (2012)
Műanyagok transzmissziós hegesztése se a legtöbb műanyag átlátszó a 0,4-1.5µm hullámhossztartományban gyantával/pigmenttel segített http://www.clearweld.com/ termoplasztok kötése http://www.leisterlaser.com/ Globo Welding http://www.leisterlaser.com/
Ponthegesztés 350µm PI 50µm Cu Jelölés maszkolás pásztázás http://www.nec.co.jp/control/en/product/aboutlmd/kiso/marking002-e.html
Rapid prototyping Próbadarab készk szítés fotopolimerizáció, szinterelés Megmunkálás s lökéshulll shullámokkal Laser Shock Peening: nagyenergiájú lézerimpulzusok által (víz segítségével) keltett lökéshullám a fém felszíni rétegében kompresszív feszültséget és maradandó alakváltozást hoz létre, ezáltal jelentősen javítva a mintadarab egyes mechanikai tulajdonságait (keménység, kifáradás). Al
Amikor a fény f találkozik lkozik a vízzel... Laser MicroJet vízsugárral segített lézervágás hagyományos http://www.synova.ch/
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!