Tem dúvidas sobre a escolha entre lasers de fibra e lasers de estado sólido para o seu próximo projeto? Este artigo explora as principais diferenças nas suas aplicações, precisão e desempenho. Ao compreender estas distinções, ficará a saber qual o tipo de laser que melhor se adequa às suas necessidades específicas, quer se trate de micro-usinagem, macro-processamento ou fabrico avançado. Mergulhe para descobrir como estas tecnologias laser podem melhorar o seu trabalho e tomar decisões informadas para obter os melhores resultados.
No mercado nacional, a tecnologia e o desenvolvimento dos lasers de fibra atingiram um nível de maturidade relativamente elevado.
Se está a pensar utilizar um laser de fibra, é aconselhável optar por uma opção doméstica, uma vez que tendem a ter melhores prazos de entrega e são mais económicos.
Se preferir lasers de estado sólido, os produtos de topo de gama são geralmente importados, uma vez que os lasers de estado sólido nacionais tiveram um arranque relativamente tardio e são tecnologicamente limitados. Existem poucos lasers de estado sólido em grande escala fabricantes de laser na China, o que torna difícil encontrar produtos adequados.
O que distingue os lasers de estado sólido dos lasers de fibra?
Tanto os lasers de estado sólido como os lasers de fibra são normalmente utilizados nas principais processamento a laser campos como a marcação, o corte, a perfuração, a soldadura e o fabrico aditivo. No entanto, devido às suas características distintas, existem diferenças nos seus cenários de aplicação específicos em cada domínio de subdivisão.
No domínio do processamento a laser, os lasers de estado sólido são predominantemente utilizados, embora os lasers de fibra pulsada possam ser utilizados em certos casos. Os lasers de estado sólido têm a capacidade de converter a luz infravermelha em lasers de comprimento de onda curto, como a luz verde, a luz ultravioleta e a luz ultravioleta profunda, através da utilização de cristais de duplicação de frequência na cavidade ressonante, que são depois enviados para o exterior.
A tendência nos lasers de microusinagem é para comprimentos de onda mais curtos, que têm baixos efeitos térmicos e elevada eficiência de utilização de energia, melhorando assim a precisão da maquinagem e permitindo uma maquinagem ultrafina e de ultraprecisão.
Os lasers de estado sólido, com o seu comprimento de onda curto (UV, UV profundo), largura de impulso curta (picossegundos, femtossegundos) e elevada potência de pico, são principalmente utilizados no domínio da microusinagem de precisão de materiais nãomateriais metálicosOs sensores são utilizados para a análise de metais finos e frágeis e outros materiais. São também amplamente utilizados na investigação científica de ponta em domínios como o ambiente, a medicina e o sector militar.
No domínio do processamento laser, os lasers de fibra são utilizados principalmente, ao passo que os lasers de estado sólido não o são geralmente. Os lasers de fibra de onda contínua (CW) têm uma potência média elevada e são amplamente utilizados no macroprocessamento, como o corte e a soldadura de materiais metálicos espessos. Este tipo de laser ganhou uma penetração significativa no domínio do macroprocessamento, substituindo gradualmente os métodos de processamento tradicionais.
Em resumo:
① Os lasers de fibra pulsada podem ser utilizados na microusinagem, mas a sua aplicação é limitada devido ao facto de emitirem apenas luz infravermelha de comprimento de onda longo com baixa energia de impulso único e efeito térmico significativo, o que resulta numa menor precisão de usinagem e em limitações em materiais que não podem absorver a luz infravermelha. Geralmente, só é utilizada em cenas de microusinagem com uma precisão de maquinagem superior a 20 microns.
② Os lasers de estado sólido têm uma vasta gama de aplicações na micro-usinagem, uma vez que podem converter luz infravermelha em luz verde, luz ultravioleta e outros comprimentos de onda através da duplicação de frequência em cristais não lineares. Têm boa qualidade de feixe, grande energia de impulso único e baixo efeito térmico, permitindo a "maquinagem a frio". São capazes de microusinagem de alta precisão com uma exatidão inferior a 20 microns (até ao nível nanométrico), o que os torna altamente vantajosos no campo da microusinagem.
③ Os lasers de fibra de onda contínua são o principal tipo de laser de fibra e são amplamente utilizados em campos de processamento macro com precisão de processamento acima do nível milimétrico, como corte e soldagem de metais industriais. A capacidade de mercado para macroprocessamento é maior que a de microprocessamento, pois possui uma grande demanda por equipamentos a laser.
Em geral, os lasers de estado sólido têm grandes dimensões e são facilmente perturbados por factores externos, como a vibração e as alterações de temperatura, o que leva a problemas de estabilidade e a custos de manutenção mais elevados. No entanto, têm uma elevada potência de pico de saída, uma boa qualidade de feixe e uma elevada relação sinal/ruído.
Os lasers de fibra têm uma estrutura compacta, um desempenho estável e não são facilmente perturbados por factores externos, o que os torna fáceis de operar e manter. No entanto, têm uma fraca qualidade de feixe, uma fraca relação sinal/ruído e uma capacidade limitada para atingir uma potência de pico elevada.
Devido à sua elevada potência de saída, o laser de fibra é utilizado principalmente no macroprocessamento, que se refere ao processamento de objectos com tamanho e forma que têm uma gama de influência do feixe laser de milímetros. Por outro lado, a microusinagem refere-se ao processamento com uma precisão de microns ou mesmo à nanoescala.
Os lasers de estado sólido têm as vantagens de um comprimento de onda curto, uma largura de impulso estreita e uma potência de pico elevada, o que os torna amplamente utilizados no domínio da micro-usinagem. Isto resulta em diferentes grupos de utilizadores para lasers de estado sólido e lasers de fibra.
Tanto os lasers de estado sólido como os lasers de fibra têm os seus próprios campos de aplicação específicos e, na maioria dos casos, há pouca concorrência direta entre os dois.
No domínio da material metálico No processamento, os lasers de fibra são geralmente utilizados quando o metal atinge uma certa espessura devido a considerações de custo, enquanto os lasers de estado sólido são utilizados em cenas que requerem alta precisão e onde a sensibilidade ao custo é baixa.
Os lasers de estado sólido são utilizados principalmente para o processamento de materiais não metálicos, tais como vidro, cerâmica, plásticos, polímeros, embalagens e outros materiais frágeis. No domínio da materiais metálicosOs sistemas de controlo de qualidade são utilizados em cenários que exigem elevada precisão e com baixa sensibilidade ao custo.
A China está a passar por uma transformação e modernização da sua indústria transformadora, passando da produção de baixo nível para a de alto nível. A indústria transformadora de nível médio e inferior continua a representar uma grande proporção. O mercado da macro-transformação engloba tanto a produção média e de gama baixa como alguma produção de gama alta, o que o torna um grande mercado com uma procura elevada.
Consequentemente, a capacidade do mercado de lasers de fibra é substancial. Os lasers de fibra de baixa potência nacionais têm um elevado grau de localização, com muitos fabricantes em grande escala na China. De acordo com os relatórios sobre o desenvolvimento da indústria de laser da China, os lasers de fibra de baixa potência foram totalmente substituídos por produtos nacionais.
No que diz respeito aos lasers de fibra de onda contínua (CW) de média potência, os produtos nacionais não apresentam desvantagens significativas em termos de qualidade e têm uma clara vantagem em termos de preço, o que conduz a uma quota de mercado igual. No que respeita aos lasers de fibra CW de alta potência, algumas marcas nacionais têm tido êxito nas vendas.
No entanto, o desenvolvimento dos lasers de estado sólido na China é tardio e não existem atualmente empresas cotadas na bolsa que tenham este produto como atividade principal. Estes produtos são normalmente importados de marcas estrangeiras.
Os requisitos de precisão dos componentes electrónicos na indústria de eletrónica de consumo estão constantemente a melhorar. A tecnologia de processamento a laser tornou-se um dos principais meios de produção na indústria devido à sua elevada precisão, velocidade e características não prejudiciais.
Por exemplo, os lasers de estado sólido têm uma vasta gama de aplicações nos processos de produção de placas de circuitos impressos (PCB/FPC), como o corte, perfuraçãoe marcação. Os lasers de estado sólido de nanossegundos de baixa a média potência podem ser utilizados para marcação de PCB, enquanto os lasers de estado sólido de nanossegundos de média a alta potência, picossegundoOs lasers de femtosegundo e de femtosegundo podem ser utilizados para cortar, perfurar e cortar película PI de placas PCB/FPC.
Para além das placas de circuitos impressos, a tecnologia de microusinagem a laser é também utilizada no corte, marcação, perfuração, micro-soldadura e outros campos que envolvem materiais frágeis e materiais metálicos.
A impressão 3D é um tipo de tecnologia de prototipagem rápida que constrói objectos camada a camada utilizando materiais aglutináveis, como pó metálico, plástico e resina fotossensível líquida, com base num ficheiro de modelo digital.
No domínio da cura de resinas fotossensíveis líquidas, os lasers de estado sólido são a escolha preferida na indústria. O laser ultravioleta (UV) de nanossegundos de baixa potência do emitente tem sido amplamente utilizado neste domínio.
Os lasers de estado sólido são amplamente utilizados em processos-chave, tais como o corte e a gravação precisa de células solares e bolachas de silício, marcação, corte e soldadura de materiais de baterias de lítio.
Por exemplo, os produtos do emitente podem ser utilizados no domínio da energia solar fotovoltaica, em que os lasers de estado sólido de nanossegundos de alta potência e os lasers de picossegundos podem ser utilizados para o corte e a marcação precisa de células solares e bolachas de silício, e os lasers UV de nanossegundos de baixa potência podem ser utilizados para ranhurar destes materiais.
No domínio dos novos veículos de energia, os lasers de estado sólido de nanossegundos de baixa potência e os lasers de picossegundos podem ser utilizados para marcar o invólucro das baterias de lítio, enquanto os lasers de estado sólido de nanossegundos de média a alta potência, os lasers de picossegundos e os lasers de femtossegundos podem ser utilizados para o corte e a soldadura precisos dos materiais das baterias.
2019 é considerado o "primeiro ano" da comercialização da tecnologia 5G. A comercialização gradual da tecnologia 5G oferecerá uma ampla gama de oportunidades para a indústria de laser de microprocessamento.
As redes 5G têm alta velocidade e baixa latência, o que exige semicondutores compostos de alto desempenho. Os materiais e os processos de fabrico dos telemóveis terão de mudar para se adaptarem à tecnologia 5G, e a tecnologia de processamento a laser desempenhará um papel crucial em muitos aspectos da produção de telemóveis.
A marcação a laser, a soldadura, o corte, a perfuração, a gravação e a moldagem direta são amplamente utilizados em várias fases de produção do fabrico de telemóveis. A tecnologia laser de microprocessamento será significativa no domínio do fabrico de telemóveis 5G.
De acordo com a Canalys, espera-se que o envio global de telemóveis 5G atinja cerca de 1,9 mil milhões nos próximos cinco anos, e a indústria de microprocessamento a laser, representada pela tecnologia laser de estado sólido, beneficiará grandemente.
Além disso, à medida que a construção de estações de base 5G entra num período de construção intensiva, a procura de placas de circuito impresso (PCB/FPC) com maior precisão de processamento registará um rápido crescimento como principais materiais electrónicos.
Os lasers acoplados a fibra podem alcançar melhor o processamento e a produção de espaços arbitrários e multidimensionais através da integração da fibra. O laser acoplado a fibra simplifica o princípio do design mecânico, tornando o processo de produção mais ágil e organizado, garantindo uma produção padronizada.
Com actualizações e melhoramentos contínuos, os lasers acoplados a fibra têm um baixo consumo de energia e podem alcançar fortes resultados operacionais ajustando as combinações de produtos e acessórios. Os lasers acoplados a fibra satisfazem os requisitos do processamento de alta intensidade e melhoram os processos de produção para aumentar a eficiência operacional.
Além disso, os lasers acoplados a fibra têm uma rápida dissipação de calor e uma grande durabilidade, assegurando que o equipamento funciona sem problemas, sem gerar calor ou outros problemas durante a utilização a longo prazo, mesmo em ambientes agressivos.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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