Você está em dúvida sobre como escolher entre lasers de fibra e lasers de estado sólido para o seu próximo projeto? Este artigo explora as principais diferenças em suas aplicações, precisão e desempenho. Ao compreender essas distinções, você terá uma ideia de qual tipo de laser é mais adequado às suas necessidades específicas, seja para microusinagem, macroprocessamento ou fabricação avançada. Mergulhe de cabeça para descobrir como essas tecnologias de laser podem aprimorar seu trabalho e tomar decisões informadas para obter os melhores resultados.
Para o mercado doméstico, a tecnologia e o desenvolvimento do laser de fibra atingiram um alto nível de maturidade, com características de desempenho que rivalizam com os padrões internacionais. Muitos fabricantes chineses agora produzem lasers de fibra com excelente qualidade de feixe, alta eficiência de tomada de parede e operação confiável de longo prazo.
Se estiver pensando em implementar um sistema de laser de fibra, optar por uma solução doméstica geralmente é vantajoso. Os fabricantes chineses de laser de fibra geralmente oferecem prazos de entrega mais curtos, suporte técnico mais ágil e soluções econômicas sem comprometer a qualidade. Além disso, muitas marcas nacionais oferecem opções de personalização para atender a requisitos industriais específicos.
Em contrapartida, o mercado de laser de estado sólido na China apresenta um cenário diferente. Os lasers de estado sólido de alta qualidade, especialmente os usados em fabricação de precisão e pesquisa científica, são predominantemente importados. Isso se deve à entrada relativamente recente dos fabricantes chineses nesse segmento, o que resulta em limitações tecnológicas em comparação com as marcas internacionais estabelecidas. O setor nacional de laser de estado sólido ainda está em fase de crescimento, com menos fabricantes de grande porte capazes de produzir sistemas avançados que atendam a especificações industriais rigorosas.
Tanto os lasers de estado sólido quanto os lasers de fibra são comumente usados nas principais processamento a laser campos como marcação, corte, perfuração, soldagem e manufatura aditiva. No entanto, devido às suas características distintas, há diferenças em seus cenários de aplicação específicos em cada campo de subdivisão.
No campo do processamento a laser, os lasers de estado sólido são usados predominantemente, enquanto os lasers de fibra pulsada podem ser usados em certos casos. Os lasers de estado sólido têm a capacidade de converter a luz infravermelha em lasers de comprimento de onda curto, como luz verde, luz ultravioleta e luz ultravioleta profunda, por meio do uso de cristais de duplicação de frequência na cavidade ressonante, que são então emitidos para o exterior.
A tendência dos lasers de microusinagem é de comprimentos de onda mais curtos, que têm baixos efeitos térmicos e alta eficiência de utilização de energia, melhorando assim a precisão da usinagem e permitindo a usinagem ultrafina e de ultraprecisão.
Os lasers de estado sólido, com seu comprimento de onda curto (UV, UV profundo), largura de pulso curta (picossegundos, femtossegundos) e alta potência de pico, são usados principalmente no campo da microusinagem de precisão de materiais nãomateriais metálicosA tecnologia de medição de temperatura é usada em metais finos e frágeis e outros materiais. Eles também são amplamente utilizados em pesquisas científicas de ponta em áreas como meio ambiente, medicina e militar.
No campo do processamento a laser, os lasers de fibra são usados principalmente, enquanto os lasers de estado sólido geralmente não são. Os lasers de fibra de onda contínua (CW) têm alta potência média e são amplamente usados em macroprocessamento, como corte e soldagem de materiais metálicos espessos. Esse tipo de laser ganhou uma penetração significativa no campo do macroprocessamento, substituindo gradualmente os métodos tradicionais de processamento.
Em resumo:
① Os lasers de fibra pulsada podem ser usados em microusinagem, mas sua aplicação é limitada devido à sua saída de luz infravermelha de comprimento de onda longo com baixa energia de pulso único e efeito térmico significativo, o que resulta em menor precisão de usinagem e limitações em materiais que não podem absorver a luz infravermelha. Geralmente, é usado apenas em cenas de microusinagem com precisão de usinagem superior a 20 mícrons.
Os lasers de estado sólido têm uma ampla gama de aplicações em microusinagem, pois podem converter luz infravermelha em luz verde, luz ultravioleta e outros comprimentos de onda por meio da duplicação de frequência em cristais não lineares. Eles têm boa qualidade de feixe, grande energia de pulso único e baixo efeito térmico, o que permite a "usinagem a frio". Eles são capazes de realizar microusinagem de alta precisão com exatidão inferior a 20 mícrons (até o 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 do macroprocessamento é maior do que a do microprocessamento, pois há uma grande demanda por equipamentos a laser.
Em geral, os lasers de estado sólido são grandes e facilmente afetados por fatores externos, como vibração e mudanças de temperatura, o que leva a problemas de estabilidade e custos de manutenção mais altos. No entanto, eles têm alta potência de pico de saída, boa qualidade de feixe e alta relação sinal-ruído.
Os lasers de fibra têm uma estrutura compacta, desempenho estável e não são facilmente afetados por fatores externos, o que os torna fáceis de operar e manter. No entanto, eles têm qualidade de feixe ruim, relação sinal/ruído ruim e capacidade limitada de atingir alta potência de pico.
Os lasers de fibra, conhecidos por sua alta potência de saída, são empregados predominantemente em aplicações de macroprocessamento. Isso envolve o manuseio de objetos com dimensões e geometrias que se enquadram na faixa de influência em escala milimétrica do feixe de laser. Por outro lado, a microusinagem opera em escalas de mícron ou mesmo nanômetro, exigindo uma precisão significativamente maior.
Os lasers de estado sólido se destacam na microusinagem devido às suas vantagens inerentes: comprimentos de onda mais curtos, larguras de pulso mais estreitas e potências de pico mais altas. Essas características permitem que eles atinjam a precisão necessária para aplicações em microescala, criando efetivamente uma base de usuários distinta da dos lasers de fibra.
A divergência nos campos de aplicação entre os lasers de estado sólido e de fibra resulta em uma concorrência direta mínima. Cada tecnologia conquistou seu nicho com base em seus pontos fortes exclusivos e nos requisitos específicos de diferentes processos de fabricação.
Em aplicações de processamento de metais, a escolha entre lasers de fibra e de estado sólido geralmente depende da espessura do material e de considerações econômicas. Os lasers de fibra são geralmente preferidos para componentes metálicos mais espessos devido à sua relação custo-benefício e maior potência de saída. Por outro lado, os lasers de estado sólido são a escolha ideal para aplicações de alta precisão em que o custo é uma preocupação secundária, como na fabricação de dispositivos aeroespaciais ou médicos.
Embora os lasers de estado sólido sejam dominantes no processamento de materiais não metálicos, como vidro, cerâmica, polímeros e outros substratos frágeis, eles também encontram aplicação em cenários de processamento de metal que exigem extrema precisão. Isso pode incluir a fabricação de microeletrônica, a fabricação de joias finas ou a produção de implantes médicos complexos. Nesses casos, a qualidade superior do feixe e o controle oferecido pelos lasers de estado sólido superam as considerações de custo.
O setor de manufatura da China está passando por uma transformação significativa, evoluindo da produção de baixo custo para a de alto custo. Embora a fabricação de médio e baixo padrão ainda constitua uma parte substancial do setor, o mercado de macroprocessamento abrange esses segmentos e um setor de fabricação de alto padrão em expansão, criando um mercado grande e diversificado com demanda robusta.
Esse cenário industrial levou a uma considerável capacidade de mercado para lasers de fibra. No segmento de laser de fibra de baixa potência, a China alcançou um alto grau de localização, com vários fabricantes nacionais de grande escala. Relatórios do setor indicam que os lasers de fibra de baixa potência foram totalmente internalizados, substituindo efetivamente os produtos importados.
No caso dos lasers de fibra de onda contínua (CW) de média potência, os produtos nacionais alcançaram a mesma qualidade dos produtos internacionais, mantendo, ao mesmo tempo, uma vantagem de preço distinta. Essa vantagem competitiva fez com que os fabricantes nacionais conquistassem uma fatia significativa do mercado, em pé de igualdade com os concorrentes estrangeiros. No segmento de laser de fibra CW de alta potência, várias marcas chinesas fizeram incursões notáveis, penetrando com sucesso nos mercados nacional e internacional.
Entretanto, o setor de laser de estado sólido na China apresenta um cenário diferente. Devido ao seu desenvolvimento relativamente recente, atualmente não há empresas listadas em bolsa com foco principal na produção de laser de estado sólido. Consequentemente, esses dispositivos de alta precisão são predominantemente adquiridos de fabricantes estrangeiros estabelecidos, o que representa uma oportunidade para o desenvolvimento doméstico futuro e a expansão do mercado.
Esse cenário em evolução na tecnologia laser reflete a estratégia industrial mais ampla da China de subir na cadeia de valor, com progresso significativo em algumas áreas e identificação de oportunidades de crescimento em outras.
Os requisitos de precisão para componentes eletrônicos no setor de eletrônicos de consumo estão em constante aprimoramento. A tecnologia de processamento a laser tornou-se o principal meio de produção do setor devido à sua alta precisão, velocidade e características não prejudiciais.
Por exemplo, os lasers de estado sólido têm uma ampla gama de aplicações nos processos de produção de placas de circuito impresso (PCB/FPC), como o corte, perfuraçãoe marcação. Os lasers de estado sólido de nanossegundos de baixa a média potência podem ser usados para marcação de PCB, enquanto os lasers de estado sólido de nanossegundos de média a alta potência, picossegundoOs lasers de femtossegundo e de femtossegundo podem ser usados para corte, perfuração e corte de filme PI de placas PCB/FPC.
Além das placas de circuito impresso, a tecnologia de microusinagem a laser também é utilizada em corte, marcação, perfuração, microssoldagem e outros campos que envolvem materiais frágeis e materiais metálicos.
A impressão 3D é um tipo de tecnologia de prototipagem rápida que constrói objetos camada por camada usando materiais ligáveis, como pó metálico, plástico e resina fotossensível líquida, com base em um arquivo de modelo digital.
No campo da cura de resinas fotossensíveis líquidas, os lasers de estado sólido são a escolha preferida do setor. O laser ultravioleta (UV) de nanossegundos de baixa potência do emissor tem sido amplamente utilizado nesse campo.
Os lasers de estado sólido são amplamente utilizados em processos importantes, como o corte e a gravação precisa de células solares e pastilhas de silício, marcação, corte e soldagem de materiais de baterias de lítio.
Por exemplo, os produtos do emissor podem ser usados no campo da energia solar fotovoltaica, em que lasers de estado sólido de nanossegundos de alta potência e lasers de picossegundos podem ser usados para cortar e fazer cortes precisos em células solares e pastilhas de silício, e lasers UV de nanossegundos de baixa potência podem ser usados para grooving desses materiais.
No campo de veículos de energia nova, os lasers de estado sólido de nanossegundos de baixa potência e os lasers de picossegundos podem ser usados 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 usados para corte e soldagem precisos dos materiais da bateria.
2019 é considerado o "primeiro ano" da comercialização da tecnologia 5G. A comercialização gradual da tecnologia 5G oferecerá uma ampla gama de oportunidades para o setor de microprocessamento a laser.
As redes 5G têm alta velocidade e baixa latência, o que exige semicondutores compostos de alto desempenho. Os materiais e os processos de fabricação de telefones celulares precisarão mudar para se adaptar à tecnologia 5G, e a tecnologia de processamento a laser desempenhará um papel crucial em muitos aspectos da produção de telefones celulares.
A marcação a laser, a soldagem, o corte, a perfuração, a gravação e a moldagem direta são amplamente utilizados em vários estágios de produção da fabricação de telefones celulares. A tecnologia de microprocessamento a laser será importante no campo da fabricação de telefones celulares 5G.
De acordo com a Canalys, espera-se que a remessa global de telefones celulares 5G atinja cerca de 1,9 bilhão nos próximos cinco anos, e o setor de microprocessamento a laser, representado pela tecnologia de laser de estado sólido, será muito beneficiado.
Além disso, à medida que a construção de estações base 5G entra em um período de construção intensiva, a demanda por placas de circuito impresso (PCB/FPC) com maior precisão de processamento terá um rápido crescimento como os principais materiais eletrônicos.
Os lasers de fibra oferecem recursos superiores de processamento multidimensional e manipulação espacial flexível por meio da integração perfeita da fibra. Esse design avançado simplifica a complexidade mecânica, agilizando os processos de produção e aprimorando a padronização nas operações de fabricação.
Por meio de avanços tecnológicos contínuos, os lasers de fibra alcançaram uma eficiência energética notável. Ao otimizar os parâmetros do laser e as configurações dos acessórios, eles proporcionam uma saída de alto desempenho e minimizam o consumo de energia. Essa eficiência, aliada à sua capacidade de lidar com processamento de alta intensidade, melhora significativamente o rendimento da produção e a eficácia operacional.
Os lasers de fibra apresentam propriedades excepcionais de gerenciamento térmico, com rápida dissipação de calor e durabilidade robusta. Essa estabilidade térmica garante um desempenho consistente durante operações prolongadas, mesmo em ambientes industriais exigentes. A qualidade superior do feixe e a estabilidade dos lasers de fibra também contribuem para aumentar a precisão em aplicações de corte, soldagem e marcação.
Além disso, os lasers de fibra oferecem uma flexibilidade inigualável de fornecimento de feixe. A capacidade de transmitir a potência do laser a longas distâncias por meio de fibras flexíveis permite integrações complexas de sistemas e recursos de processamento remoto, expandindo o escopo das soluções de fabricação baseadas em laser.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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