No instante em que o laser de fessóculo rompe o diâmetro do fio de cabelo e já completou milhares de ciclos, essa característica de precisão ultra-rápida está remodelando as fronteiras da fabricação moderna. A tecnologia de usinagem a laser ultra-rápida, como tecnologia de ponta no campo da fabricação de precisão, tornou-se uma ferramenta sexual para o usinagem em escala nanométrica com suas características únicas de pulso ultra-curto e potência de pico ultra-alta. Desde o corte exomorfo de telas de smartphones até o processamento de precisão de suportes cardíacos, do processamento de materiais aeroespaciais à fabricação de equipamentos médicos, o laser ultrarápido está ultrapassando as limitações da fabricação tradicional com sua vantagem de "processamento a frio".

01 Propriedades físicas e princípios básicos do laser ultra-rápido

O laser ultra-rápido geralmente se refere a um pulso de laser com uma largura de pulso de picossegundos a fesssegundos. Um picossegundo é igual a 10 trilhões de segundo, e um femesegundo é um milésimo de picossegundo. Em um picosegundo, a luz transmite apenas cerca de 0,3 milímetros, o equivalente ao diâmetro de um fio de cabelo. O valor central do laser ultra-rápido está no seu mecanismo único de interação com os materiais. Quando a largura do pulso do laser atinge a escala de picossegundos ou femtosgundos, a energia do laser injeta o material em um período extremamente curto de tempo, permitindo que o material se vaporize rapidamente, evitando o efeito de difusão térmica e alcançando o chamado "processamento a frio". Ao contrário dos lasers de pulso longo tradicionais, durante o processamento a laser ultra-rápido, o material não tem tempo suficiente para derreter dentro do volume focal e se espalhar para o material circundante depois de ser aquecido. O laser de festosegundo pode induzir a ionização rápida do material, transformando o material da área irradiada diretamente em uma mistura de plasma, vapor e gotas nanolíquidas depois de ser injetado, com a fusão do material e a difusão térmica gerada durante o processo de processamento negligáveis. Para materiais transparentes, o laser ultra-rápido permite o processamento interno através da absorção não linear de múltiplos fotões. Quando os fótons de densidade são introduzidos no material, mesmo que a energia de um único fóton seja menor do que a lacuna de banda do material, um elétron pode ser excitado por vários fótons que são absorvidos simultaneamente, e essa absorção não linear geralmente ocorre apenas perto do foco do laser, permitindo que o laser ultra-rápido realize o processamento tridimensional dentro do material transparente.

02 Principais avanços tecnológicos e métodos de processamento

Os principais meios técnicos para o processamento a laser ultra-rápido incluem a escrita direta a laser de femtosegundo e o processamento paralelo a laser de femtosegundo. A tecnologia de escrita direta a laser de festosecondo não requer máscaras e permite o processamento de moldagem bidimensional ou tridimensional através da varredura de feixe controlado, com resoluções de processamento até a escala nanométrica. A tecnologia de pulsação é uma inovação importante nos últimos anos. O laser ultra-rápido também desenvolveu tecnologias de processamento especiais como corte invisível, transferência para frente induzida por laser e microsoldagem. Tome o corte de tela de smartphone como exemplo, o laser ultra-rápido pode induzir pequenas rachaduras dentro do material transparente, alcançando cortes de precisão de qualquer forma, para atender às necessidades de processamento de diversas formas de tela completa, tela de raio, tela de gota e outras.

03 Área de Aplicação e Valor de Industrialização

No campo da fabricação eletrônica, o laser ultra-rápido tornou-se uma ferramenta-chave para o corte de telemóveis de tela completa. A fabricação de dispositivos médicos é outra área importante de aplicação de lasers ultrarápidos. No processamento do suporte cardíaco, o laser tradicional tem muitos rebotos, largura de corte não uniforme e outros problemas, enquanto a superfície lisa do suporte cardíaco do processamento a laser de fessóculo reduz significativamente as chances de crescimento do tecido cicatricial e melhora a biocompatibilidade. No setor aeroespacial, o laser ultra-rápido resolve os problemas de processamento de materiais difíceis de processamento, como ligas de alta temperatura e cerâmica de barreira térmica. Por exemplo, o método de perfuração em espiral a laser de duas etapas permite processamento de alta qualidade de orifícios de membrana pneumática de lâminas de motores aeronáuticos, sem defeitos como salpicaduras, microfissuras e áreas de impacto térmico. A indústria de semicondutores também se beneficia da tecnologia laser ultra-rápida.

04 Tendências e perspectivas para o futuro

À medida que os custos dos lasers ultra-rápidos diminuem e os níveis de inteligência aumentam, esta tecnologia que antes era usada apenas no campo está se movendo gradualmente para aplicações industriais mais amplas, fornecendo um impulso central para a transformação e atualização da indústria de fabricação. De laboratório para industrialização, a tecnologia de processamento a laser ultra-rápido foi usada em apenas duas décadas. Ele substituiu as ferramentas mecânicas tradicionais para se tornar a "faca cirúrgica de precisão" fabricada, melhorando constantemente as fronteiras de precisão e eficiência do processamento. No futuro, com a maturação e a industrialização da tecnologia de laser Atosecond, o processamento a laser ultra-rápido também mostrará seu valor exclusivo em mais áreas como comunicação quântica e biomédica.