solução de sistema óptico para processamento a laser

solução de sistema óptico para processamento a laser
A determinação doprocessamento a laserA solução do sistema óptico depende do cenário de aplicação específico. Diferentes cenários levam a diferentes soluções para o sistema óptico. Uma análise específica é necessária para cada aplicação. O sistema óptico é mostrado na Figura 1:

O caminho a seguir é: metas concretas de processo –laserCaracterísticas – projeto do esquema do sistema óptico – realização do objetivo final. Seguem alguns exemplos de diferentes campos de aplicação:
1. Campo de microprocessamento de precisão (marcação, corrosão, perfuração, corte preciso, etc.) Os processos típicos comuns no campo do microprocessamento de precisão são o processamento micrométrico em materiais como metais, cerâmicas e vidro, como marcação de logotipos para telefones celulares, stents médicos, microfuros para bicos injetores de combustível, etc. O requisito fundamental no processo de processamento é: primeiro, deve atender a pontos de luz focalizados extremamente pequenos, densidade de energia extremamente alta e a menor zona de influência térmica possível, etc. Para as aplicações e requisitos acima, a seleção e o projeto defontes de luz lasere outros componentes são executados.
a. Seleção do laser: A preferência por um laser sólido ultravioleta/verde (nanossegundos) ou um laser ultrarrápido (picossegundos, femtosegundos) deve-se principalmente a dois fatores. O primeiro é que o comprimento de onda é proporcional ao ponto focalizado, sendo geralmente escolhido um comprimento de onda curto. O segundo é que os pulsos de picossegundos/femtosegundos possuem a característica de "processamento a frio", ou seja, a energia é processada completamente antes da difusão térmica, resultando em um processamento a frio. Geralmente, seleciona-se uma fonte de luz laser com boa dispersão espacial, com um fator de qualidade do feixe M² geralmente inferior a 1,1, o que confere ao laser uma qualidade superior.
b. Os sistemas de expansão e colimação do feixe geralmente utilizam lentes de expansão com ampliação variável (2X – 5X), buscando aumentar o diâmetro do feixe o máximo possível. O diâmetro do feixe é inversamente proporcional ao ponto focalizado, e uma arquitetura de expansão de feixe galileana é geralmente utilizada.
c. O sistema de focalização geralmente utiliza lentes F-Theta de alto desempenho (para varredura) ou lentes de focalização telecêntricas. A distância focal é proporcional ao ponto de luz focalizado e, geralmente, são utilizadas lentes de campo de curta distância focal (como f = 50 mm, 100 mm). Conforme mostrado na Figura 1: Geralmente, a lente de campo utiliza um grupo de lentes com múltiplos elementos (número de lentes ≥ 3), o que permite obter um amplo campo de visão, grande abertura e baixos índices de aberração. As lentes ópticas aqui selecionadas devem levar em consideração o limite de dano do laser.
d. Sistema óptico de monitoramento coaxial: No sistema óptico, um sistema de visão coaxial (CMOS) é geralmente integrado para posicionamento preciso e monitoramento em tempo real do processo de processamento.
2. Processamento de macromateriais Os cenários de aplicação típicos do processamento de macromateriais incluem o corte de chapas metálicas automotivas, a soldagem de chapas de aço para cascos de navios e a soldagem de carcaças de baterias. Esses processos exigem alta potência, alta capacidade de penetração, alta eficiência e estabilidade de processamento.
3. Fabricação aditiva a laser (impressão 3D) e revestimento: as aplicações de fabricação aditiva a laser (impressão 3D) e revestimento normalmente envolvem os seguintes processos típicos: impressão de metais complexos para o setor aeroespacial, reparo de pás de motores, etc.
A seleção dos componentes principais é a seguinte:
a. Seleção do laser: Geralmente,lasers de fibra de alta potênciasão escolhidos, com uma potência normalmente superior a 500W.
b. Modelagem do feixe: Este sistema óptico precisa emitir luz com topo plano, portanto, a modelagem do feixe é a tecnologia principal e pode ser alcançada usando elementos ópticos difrativos.
c. Sistema de foco: Espelhos e foco dinâmico são requisitos básicos na área de impressão 3D. Ao mesmo tempo, a lente de escaneamento precisa utilizar um design telecêntrico no lado do objeto para garantir consistência no processamento das bordas e do centro.