ข่าว - การประยุกต์ใช้เลเซอร์หลักในอุตสาหกรรม

นับตั้งแต่การถือกำเนิดขึ้นในทศวรรษ 1960 เทคโนโลยีเลเซอร์ได้พัฒนาอย่างรวดเร็วกลายเป็นเครื่องมือสำคัญในด้านการผลิตทางอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง การกำหนดทิศทางที่ดี และการควบคุมที่ง่ายดาย เมื่อเทียบกับวิธีการแปรรูปเชิงกลแบบดั้งเดิม การแปรรูปด้วยเลเซอร์มีข้อดีที่สำคัญ เช่น การไม่สัมผัส ความแม่นยำสูง และระดับการทำงานอัตโนมัติสูง และถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น การตัดวัสดุ การเชื่อม การทำเครื่องหมาย การเจาะ และการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ ตามประเภทของเลเซอร์และลักษณะการทำงาน การแปรรูปด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก ได้แก่ การตัดด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ และการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุด้วยเลเซอร์ แต่ละวิธีมีกลไกการทำงานและขอบเขตการใช้งานที่เป็นเอกลักษณ์ของตนเอง

การตัดด้วยเลเซอร์

การตัดด้วยเลเซอร์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีเลเซอร์อุตสาหกรรมที่พัฒนามาอย่างยาวนาน โดยใช้ลำแสงเลเซอร์กำลังสูงในการหลอมและทำให้วัสดุกลายเป็นไอ และใช้ร่วมกับก๊าซเสริมในการเป่าเศษวัสดุออก ทำให้ได้การตัดที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำ ปัจจุบันเลเซอร์ CO₂ และเลเซอร์ไฟเบอร์เป็นอุปกรณ์หลักที่นิยมใช้ เหมาะสำหรับการตัดแผ่นวัสดุที่มีความหนาปานกลางและบาง เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม และโลหะผสมอลูมิเนียม ข้อดีของเทคโนโลยีนี้อยู่ที่รอยตัดแคบ บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อย ไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์ และสามารถเปลี่ยนเส้นทางการตัดได้อย่างรวดเร็ว จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง เช่น การผลิตรถยนต์ การแปรรูปโลหะแผ่น และอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

ในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ การตัดด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ ตั้งแต่แผงตัวถังไปจนถึงเครื่องยนต์ ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ไฟเบอร์ถูกใช้สำหรับการตัดชิ้นส่วนเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงด้วยความแม่นยำสูง ซึ่งส่งผลให้รถยนต์มีน้ำหนักเบาลง

(2) อุตสาหกรรมการบินและอวกาศยังได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งทำจากวัสดุขั้นสูง เช่น ไทเทเนียมและวัสดุคอมโพสิต ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษสามารถใช้ในการตัดชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมที่มีรูปร่างซับซ้อน ในขณะเดียวกันก็ลดความเสียหายจากความร้อนและรับประกันความสมบูรณ์ของโครงสร้างของชิ้นส่วน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยของชิ้นส่วนการบินและอวกาศได้อย่างมาก

การเชื่อมด้วยเลเซอร์

การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นการเชื่อมต่อวัสดุโลหะอย่างรวดเร็วด้วยลำแสงเลเซอร์ มีคุณสมบัติเด่นคือการทะลุทะลวงลึก ความเร็วสูง และความร้อนต่ำ โหมดการเชื่อมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบต่อเนื่องและการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ ซึ่งเหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นโลหะบางที่มีความแม่นยำสูงและการเชื่อมแบบทะลุทะลวงลึก เมื่อเทียบกับการเชื่อมด้วยไฟฟ้า การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีความแข็งแรงสูงกว่าและมีการเสียรูปน้อยกว่า จึงสามารถนำไปใช้ในด้านต่างๆ เช่น การบรรจุแบตเตอรี่ การเชื่อมชิ้นส่วนสแตนเลส และการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการผลิตแบตเตอรี่ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้กลายเป็นวิธีการเชื่อมต่อหลักไปแล้ว

(1) ในอุตสาหกรรมยานยนต์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้เพื่อเชื่อมต่อแผงตัวถัง ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ และชิ้นส่วนสำคัญอื่นๆ ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ไฟเบอร์ใช้สำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงที่มีความแม่นยำสูงเพื่อสร้างรอยต่อที่แข็งแรงและทนทาน

(2) ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้สำหรับการเชื่อมต่อชิ้นส่วนขนาดเล็กและแม่นยำที่มีความแม่นยำสูง ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ไดโอดใช้ในการเชื่อมเซลล์แบตเตอรี่ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า

(3) ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เครื่องบินโบอิ้ง 787 ดรีมไลเนอร์ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์เพื่อเชื่อมต่อโลหะผสมไทเทเนียมและวัสดุคอมโพสิต ซึ่งช่วยลดจำนวนหมุดย้ำลงอย่างมาก ลดน้ำหนักลำตัวเครื่องบิน และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง

เทคโนโลยีเลเซอร์เลเซอร์เป็นเสาหลักสำคัญของการผลิตขั้นสูง และกำลังขยายขอบเขตการใช้งานในอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง ปัจจุบัน การประมวลผลด้วยเลเซอร์กำลังพัฒนาไปสู่พลังงานที่สูงขึ้น ความแม่นยำสูงขึ้น และการบูรณาการหลายกระบวนการ เช่น การเชื่อมแบบผสมผสานระหว่างเลเซอร์และไฟฟ้า การประมวลผลขนาดเล็กพิเศษด้วยเลเซอร์ และระบบตรวจสอบอัจฉริยะด้วยเลเซอร์ ในอนาคต ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ระบบควบคุมอัจฉริยะ และแนวคิดการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การประมวลผลด้วยเลเซอร์จะยังคงมีบทบาทสำคัญในด้านการผลิตอัจฉริยะ ผลิตภัณฑ์เฉพาะบุคคล และการประมวลผลวัสดุขั้นสูงต่อไป