Применение зеленых лазеров в промышленности

Зеленые лазеры с длиной волны 510-560 нм обладают исключительной производительностью в промышленной обработке и применимы для широкого спектра процессов, таких как резка, сварка, маркировка, гравировка, очистка, наплавка и 3D-печать, а также являются незаменимыми инструментами во многих передовых областях научных исследований.

Высокая точность и эффективность подтверждают важную роль в высокотехнологичном производстве, особенно при обработке материалов с высокой отражающей способностью в таких отраслях промышленности и сферах применения, как производство фотоэлектрических тонкопленочных батарей, сварка литиевых батарей и легирование, резка и сварка медной фольги для прецизионных электронных производственных линий 3C (компьютерная, коммуникационная, бытовая электроника), скрайбирование солнечных элементов, отжиг пластин и 3D-печать. Зеленые лазеры также являются незаменимыми инструментами во многих передовых областях научных исследований.

Мировые лидеры и технологии

Самыми первыми компаниями в мире, внедрившими и продвигающими зеленые лазерные технологии, являются немецкая компания TRUMPF и американская компания IPG, которые также являются самыми передовыми компаниями в мире в области зеленых лазерных технологий. Данные производители достигли получения зеленого излучения мощностью более 3 кВт и 1 кВт соответственно с помощью твердотельных дисковых лазерных и волоконных лазерных технологий.

С развитием технологий зелёных лазеров в Китае в последние годы появился ряд компаний, в том числе Shenzhen Gongda Laser Co., Ltd., которые освоили исследования, разработки и серийное производство таких источников, а сами зелёные лазеры вышли на этап широкого промышленного применения. Благодаря их активному внедрению в фотоэлектрическую промышленность, производство литиевых батарей и полупроводников, а также продвижению в новые области, такие как 3D‑печать и аэрокосмическая отрасль, ожидается, что объём рынка зелёных лазеров будет устойчиво расти из года в год.

Примеры промышленного применения зеленых лазеров

1. Применение импульсного зеленого волоконного лазера для резки медной фольги. Импульсный зеленый лазер используется для резки линий постоянного тока. Минимальная ширина линии в месте установки предохранителя может составлять 150 мкм. Резка выполняется плавно, а скорость составляет ≥1000 мм/с. При резке не наносится пленка-основа.



Рисунок 1. Примеры резки медной фольги

2. Применение импульсных зеленых волоконных лазеров для фотоэлектрического легирования. Использование импульсного зеленого лазера для фотоэлектрического легирования приводит к более равномерному распределению энергии и более стабильному управлению импульсами.



Рисунок 2. Эффект фотоэлектрического легирования зеленым лазером

3. Применение непрерывного зеленого волоконного лазера при сварке медной фольги. Для сварки меди используется непрерывный зеленый лазер. Процесс сварки обеспечивается стабильно. Коэффициент поглощения зеленого излучения медью составляет около 40%. В процессе сварки не образуются брызги, а тепловое воздействие незначительно.




Рисунок 3: Воздействие зеленого лазера на медную фольгу

4. Применение непрерывного зеленого волоконного лазера при сварке литиевых батарей. При использовании непрерывного зеленого лазера для сварки больших цилиндрических литиевых батарей выгода может достигать более 95%.



Слева: эффект сварки спереди, справа: эффект разрыва сзади
Рисунок 4: Влияние сварки зеленым лазером на литиевую батарею

5. Применение непрерывного зеленого волоконного лазера в 3D-печати металла. Лазеры непрерывного действия зеленого света используются для 3D-печати материалов с высокой отражающей способностью, таких как медь и титановые сплавы, особенно материалов из чистой меди. В настоящее время плотность образцов, напечатанных на 3D-принтере из чистой меди, может достигать более 99,5%, а параметры материала – механическая прочность, теплопроводность и электропроводность напечатанных образцов – в основном эквивалентны параметрам образцов, отлитых под давлением.



Рисунок 5. 3D-печать металла зеленым лазером

Для задач высокоточной сварки медных и алюминиевых компонентов, включая токосъёмы литиевых аккумуляторов и элементы мощной силовой электроники, на российском рынке доступны одномодовые зелёные волоконные лазеры Gongda с выходной мощностью 300–1000 Вт.

Зелёные волоконные лазеры открывают новые возможности для высокоточной обработки меди и других высокоотражающих материалов, а также для создания изделий сложной геометрии при аддитивном производстве. По мере расширения сфер применения их роль в высокотехнологичном производстве будет только усиливаться. Решения на базе зелёных лазеров Shenzhen Gongda Laser, представленные АО «ЛЛС», позволяют российским предприятиям уже сегодня внедрять эти технологии в действующие производственные линии и получать конкурентные преимущества на глобальном рынке.

АО «ЛЛС» является эксклюзивным дистрибьютором и авторизованным сервисным центром, а также представляет весь спектр продукции Gongda Laser на территории РФ и стран СНГ и предлагает наиболее выгодные условия поставки продукции и полную техническую поддержку.

Лукьянцев Михаил

Старший инженер по применению лазерного оборудования