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高效光纤激光器为医疗器械制造领域带来创新
发布时间:2019-10-02 16:08

  光纤激光器技术的不断进步以及将它们集成到紧凑、节省空间的光束传输系统中,正在使聚合物的打标和焊接在医疗设备领域开拓出更广泛的应用。医疗设备制造商在他们的制造工厂中采用下一代激光工艺时,或是在升级或更换现有激光加工工艺时,会考虑激光打标和激光焊接系统的占地面积。因为许多医疗器械都是在洁净室厂房中生产的,相比于传统的制造工厂,洁净室的建造和维护相对高昂,因此节省空间非常重要。

  医疗设备制造商正在越来越多地评估和部署355nm脉冲紫外(UV)光纤激光器,用于广泛的聚合物打标;同时他们也在采用2μm连续波(CW)掺铥光纤激光器,用于透明聚合物与透明聚合物之间、以及某些聚合物与金属之间的焊接应用。

  传统的聚合物打标主要使用红外(IR)激光器,或是近红外(1μm)激光器,或是远红外(LWIR;10μm)激光器。由于成本相对较低且可靠性高,这些类型的激光器(包括1μm光纤激光器和二极管泵浦的固体激光器和10μm的CO2激光器)一般是通过一种被称为碳化的热化学激光工艺,在聚合物材料上产生黑色或灰色的标记。碳化激光打标过程通常会产生大量的激光烟尘和其他碎片,需要设计良好的激光排•●烟装置,以产生可接受的打标效果。这种打标方式通常需要后序的清洁处理,以去除粘附在聚合物表面的烟尘▪▲□◁颗粒。

  CO2激光器也经常被用在不同的激光打标工艺中,这种工艺通常被称为激光起泡效应,从而在硬塑料上形成凸起的标记。在这种工•□▼◁▼艺中,激光束加热材料表面,并在表面附近被加热的材料中产生气泡,进而形成一个凸起和固化的光标记,其与周围无标记的材料之间形成良好的对比度。这种长波长的热激光打标工艺在消费电子设备、汽车零部件、包装等各种工★▽…◇业◆▼生产中被广泛采用。

  相比于传统的红◆●△▼●外聚合物打标工艺,聚合物的紫外激光打标是一种光化学打标工艺,其取○▲-•■□决于这些紫外激光器比传统的近红外和远红外打标激光器所具有的更高光子能量。入射的聚焦紫外激光,会在非常接近表面的一个深度区域内被材料吸收,从而能在一个高效的“冷”打标工艺中,产生高对比度的标记。这种“冷”打标工艺的一大优点是:以最小的相邻区域变色或最小的热影响区,形成直观清晰的字符和图案。这种标记一般是在表面下形成的,加工过程◇=△▲对部件的光洁度和/或外部美观度没有任何影响。

  上个世纪90年代末,采用三硼酸锂(LBO)作为倍频晶体的三倍频调Q二极管泵浦钕激光器的发展,进一步促进了聚合物材料的紫外打标应用的增加,紫外激光器开始取代聚合物打标市场中的准分子激光器和红外激光器。紫外激光器展示了它们▷•●在不使用添加剂的情况下,在广泛的聚合物上打标的能力,这些聚合物包括聚碳酸酯(P△▪▲□△C)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、硅树脂、高密度聚乙烯(HDPE)、聚醚▪…□▷▷•醚酮(PEEK)。

  最☆△◆▲■近光纤激光器技术的快速进步,已经实现了高可靠性的脉冲紫外光纤激光器,它们具有非常紧凑的结构,并能以高脉冲重复频率(100kHz)和短纳秒脉宽,提供合适的单脉冲能量用于聚合物的有效打标。脉冲光纤激光器众所周知的优点包括:卓越的可靠性和较低的综合运行成本,这使其能在许多细分市场中取代★△◁◁▽▼传统的灯泵和二极管泵浦的调Q固体激光器。现在这些优点正在促使光纤激光器在紫外激光打标机中被快速采用,包括面向医疗设备市场的聚合物打标。将脉冲紫外光纤激光器与具有紫外f-theta扫描镜的振镜扫描系统相结合,形成易于操作的紫●外激光打标系统,为医疗设备制造商提供了一种适合他们的生产设施的颇具吸引力的、随时能运用的紧凑打标系统。

  光纤激光器技术的进步继续推动新应用的涌现,并推动了新的应用和光束传输技术在这个市场领域的发展。

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