Quelle est la particularité des lasers 2μm ?
En principe, la bande de 2 μm se situe dans la bande de sécurité pour les yeux humains et présente de bons spectres d'absorption pour NO, H2O, CO2, etc. Elle peut être appliquée dans plusieurs directions telles que le radar laser, les communications spatiales, la biomédecine et le traitement des matériaux.
Dans le domaine du traitement des matériaux, on estime que le traitement des métaux représente plus de 85 % du marché du laser industriel, tandis que le traitement des produits non métalliques représente actuellement moins de 15 %. À l'heure actuelle, l'Europe, les États-Unis et le Japon occupent une position de leader dans le développement et l'exploration des technologies de traitement des produits non métalliques. En raison de l’immaturité du processus et de la nécessité d’appliquer des lasers de différentes puissances et longueurs d’onde en fonction des différents matériaux, le domaine du traitement des produits non métalliques ne suscite pas beaucoup d’attention en Chine. Ces dernières années, dans un contexte d'économie d'énergie et de réduction des émissions, l'application de matériaux non métalliques est devenue de plus en plus populaire.
En prenant l'exemple de l'industrie automobile, le « remplacement de l'acier par du plastique » devient une mesure importante d'allègement. Qu’il s’agisse de garnitures extérieures ou de garnitures intérieures, la quantité de plastique utilisée augmente. Avec l'amélioration continue de la dureté, de la résistance et des propriétés de traction des plastiques techniques, les fenêtres, portes, cadres et encore plus de pièces automobiles clés en plastique utilisent des plastiques pour remplacer les matériaux en acier. Cela favorisera davantage la vulgarisation des applications de traitement laser pour les matériaux non métalliques.
Du point de vue de la longueur d'onde, les lasers 2μm sont très intéressants dans le traitement des matériaux, notamment le traitement du plastique. La plupart des matières plastiques similaires ont une absorption suffisamment forte proche de 2 μm, elles peuvent donc être directement traitées et l'énergie absorbée peut être utilisée pour la découpe, le soudage et le marquage. Basés sur le développement des besoins en matière de traitement des matériaux non métalliques, les lasers 2μm sont devenus un point chaud de la recherche dans le domaine des lasers à fibre au cours de la dernière décennie.
Afin de répondre davantage aux besoins des applications, Brandnew a spécialement lancé une nouvelle génération de lasers à fibre dopée au thulium CW de 2 µm avec une puissance de sortie moyenne de 10 W et une longueur d'onde centrale de 1940 nm. Il présente de nombreux avantages, tels qu'une efficacité de conversion électro-optique élevée, une faible consommation d'énergie, aucun réglage ni entretien, une sortie de conduction par fibre optique flexible, une structure compacte, une petite taille, un poids léger, une manipulation et un transport faciles, etc. Il fournit une lumière idéale source pour des applications telles que la biomédecine, la découpe et le soudage du plastique et la surveillance environnementale.
Le soudage laser du plastique ouvre de nouveaux marchés d’applications
Le soudage laser des plastiques est également appelé soudage par transmission laser. Le faisceau généré par le laser est focalisé sur la zone à souder, c'est-à-dire que le faisceau laser traverse la partie supérieure et est absorbé par l'autre partie au niveau de la surface de contact des deux pièces, formant une zone d'action thermique (soudure). . Le plastique dans la zone d'action thermique fond et les macromolécules de plastique à l'état thermofusible se diffusent les unes avec les autres sous l'action de la pression de soudage, générant des forces de Van der Waals, puis reliant étroitement les deux pièces ensemble.
Comparé aux procédés de soudage traditionnels tels que le collage, le soudage thermofusible, le soudage par ultrasons et le soudage par vibration, le soudage laser du plastique présente les avantages d'un contact physique nul, d'un bon effet de soudage fluide et d'un degré élevé d'automatisation. Étant donné que le taux d'absorption des thermoplastiques tels que le PP, le PC et le PMMA pour la lumière de bande de 2 μm est nettement supérieur à celui de la lumière visible et des bandes du proche infrarouge, le soudage avec des lasers à fibre dopés au thulium de 2 μm est plus compétitif.
Dans les applications automobiles, les matériaux PC représentent environ 50 % des matières plastiques des phares et sont généralement utilisés pour les boîtiers et les garnitures des feux arrière des automobiles. Les matériaux PP représentent environ 30 % des matières plastiques des phares et sont généralement utilisés pour le couvercle arrière, les garnitures et le guide du faisceau de câbles des feux arrière, ainsi que pour le boîtier et le couvercle arrière des phares. Le PMMA possède d'excellentes propriétés optiques, avec une transmission de 90 %-92 %, un indice de réfraction de 1,49, une dureté de surface élevée et d'excellentes performances globales. Il est principalement utilisé comme matériau de guidage de lumière pour les produits optiquement transparents, les rétroviseurs extérieurs de feux arrière et les éclairages d'ambiance intérieurs.
En utilisant un tout nouveau laser à fibre dopé au thulium CW de 2 μm pour tester le soudage des matériaux PP, PC et PMMA, des soudures uniformes et cohérentes peuvent être obtenues, et les soudures sont plates et lisses, sans pores ni brûlure excessive. Parmi eux, lors du soudage de matériaux PC, la force de cisaillement dépasse 1 300 N sous la largeur de soudure de 1,5 mm et le matériau parent testé se brise. Lors du soudage de matériaux PP, la force de cisaillement dépasse 1 000 N sous la largeur de soudure de 2 mm et le matériau parent testé se brise. Lors du soudage de matériaux PMMA, la force de cisaillement dépasse 800 N sous la largeur de soudure de 1,3 mm et le matériau de base testé se brise.
Dans le soudage de matériaux différents, le nouveau laser à fibre dopé au thulium CW de 2 µm fonctionne toujours très bien. Après le test, la soudure d'essai d'échantillon noir PC transparent + PMMA est stable et cohérente, et un effet de soudage efficace peut être obtenu ; la soudure d'essai d'échantillon noir PMMA transparent + PC présente de légères fluctuations, et le matériau parent de l'essai de traction se brise, et un effet de soudage efficace peut être obtenu.
Le soudage plastique au laser est désormais principalement utilisé dans les pièces en plastique telles que les phares de voiture, les tableaux de bord de voiture et les pièces automobiles. Selon les données de l'Association chinoise des constructeurs automobiles, de janvier à septembre, la production et les ventes automobiles de la Chine ont totalisé 21,075 millions et 21,069 millions, en hausse de 7,3 % et 8,2 % respectivement sur un an, maintenant une tendance de croissance stable. Avec l'essor rapide des véhicules à énergies nouvelles en Chine, la demande de transformation du plastique devient de plus en plus vigoureuse. En tant que nouveau procédé de soudage, les lasers à fibre de 2 μm seront encore appliqués et popularisés.
En plus du soudage du plastique, les lasers 2μm ont de grandes utilités
Les instruments d'analyse biomédicale doivent généralement être stériles et ne peuvent être mélangés à aucune substance chimique, etc. Le soudage au laser, en tant que méthode de soudage sans contact, est particulièrement adapté à la production de tels produits. Dans le domaine des dispositifs médicaux, le soudage laser du plastique est principalement utilisé dans les systèmes d'injection, les équipements électroniques médicaux, diverses greffes artificielles et produits de stomie, etc.
En plus du soudage du plastique, les lasers 2μm ont un pic d'absorption dans l'eau approprié, particulièrement adapté aux applications médicales, permettant au laser de pénétrer dans la peau jusqu'à une profondeur ne dépassant pas quelques centaines de μm. Le principal composant des tissus biologiques est l’eau. L'absorption élevée des lasers de 2 μm permet d'obtenir un chauffage à très petite échelle, permettant ainsi une coupe précise et une hémostase rapide, ce qui constitue le meilleur choix pour de nombreuses opérations chirurgicales.
La zone de micro-action de seulement 50 μm peut maintenir l'échafaudage de la couche cornée inchangé, réaliser la régénération et la reconstruction de l'épiderme et peut être réparée en peu de temps ; le laser agit avec précision sur le derme, ce qui peut stimuler le mécanisme mini-invasif de la peau et compléter la régénération et le remodelage du collagène ; en même temps, il nécessite un temps d'impulsion dynamique en microsecondes et une réponse par étapes à grande vitesse en kilohertz, et une expérience rapide et confortable. Ce sont les avantages des lasers 2μm !
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