{"id":20026,"date":"2020-09-10T06:27:45","date_gmt":"2020-09-10T06:27:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=20026"},"modified":"2020-09-10T06:27:49","modified_gmt":"2020-09-10T06:27:49","slug":"what-method-is-efficient-and-reliable-for-micro-machining-less-than-150-%ce%bcm","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/welche-methode-ist-effizient-und-zuverlassig-fur-die-mikrobearbeitung-weniger-als-150-%ce%bcm\/","title":{"rendered":"Welche Methode ist effizient und zuverl\u00e4ssig f\u00fcr die Mikrobearbeitung unter 150 \u03bcm?"},"content":{"rendered":"
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Die neue Generation der In-Zylinder-Direkteinspritzung ist die Mainstream-Technologie im Bereich der Automobilmotoren. Es spritzt den Kraftstoff durch das Einspritzventil pr\u00e4zise in den Zylinder ein und vermischt sich vollst\u00e4ndig mit der Ansaugluft, um die Wirkung jedes Kraftstofftropfens voll auszusch\u00f6pfen.<\/p>\n\n\n\n

Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, sind auf dem Injektor Mikroporen verteilt, deren Durchmesser weniger als 150 Mikrometer betr\u00e4gt. Lochdurchmesser, Oberfl\u00e4chenrauheit, Position, Form usw. wirken sich direkt auf die Leistung des Injektors aus, daher gelten strenge Verarbeitungsanforderungen. Gleichzeitig muss die Bearbeitungszeit jedes Mikrolochs innerhalb weniger Sekunden kontrolliert werden, um Wirtschaftlichkeit zu erreichen.<\/p>\n\n\n\n

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Das Problem besteht also darin, dass die Verarbeitungsanforderungen von Injektormikrol\u00f6chern die Kapazit\u00e4t herk\u00f6mmlicher mechanischer Bohrtechnologie bei weitem \u00fcbersteigen. Welcher Prozess wird verwendet, um diese Mikrol\u00f6cher genau zu bearbeiten?<\/p>\n\n\n\n

Traditionelle Verarbeitungsmethode vs. innovative Mikroloch-Verarbeitungstechnologie<\/h2>\n\n\n\n

Gegenw\u00e4rtig umfassen die g\u00e4ngigen Mikroloch-Bearbeitungsverfahren von Injektoren haupts\u00e4chlich mechanisches Bohren, EDM und Femtosekunden-Laserbearbeitung.<\/p>\n\n\n\n

Die Kosten f\u00fcr das mechanische Bohren sind am h\u00f6chsten. Da das Werkzeug zum Bohren kleiner L\u00f6cher teuer ist, sich beim Bearbeitungsprozess leicht abnutzt und das Werkzeug ein Bruchrisiko aufweist, das sich direkt auf die Konsistenz der Mikrolochbearbeitung und die Produktausbeute auswirkt, und die Kosten f\u00fcr Verbrauchsmaterialien hoch sind.<\/p>\n\n\n\n

Obwohl EDM in der Gr\u00f6\u00dfe etwas flexibler ist als mechanisches Bohren, ist seine Bearbeitungseffizienz gering und die Oberfl\u00e4chenrauheit nicht ideal. Insbesondere wird es eine Umschmelzschicht auf der bearbeiteten Oberfl\u00e4che geben. Gleichzeitig m\u00fcssen wir auch die Elektrodenkosten und die Stabilit\u00e4t des Prozesses ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n\n\n\n

Der Femtosekundenlaser kann jedoch im Bearbeitungsprozess keine W\u00e4rme erzeugen, und das mit dem Femtosekundenlaser bearbeitete Mikroloch hat keine Umschmelzschicht und keinen Grat, wodurch eine klarere scharfe Kante und eine bessere Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t erzielt werden k\u00f6nnen, wodurch die Lebensdauer der D\u00fcse verl\u00e4ngert wird.<\/p>\n\n\n\n

Am Beispiel einer Bohrung mit einem Durchmesser von 150 \u03bcm und einer Tiefe von 0,5 mm werden die Bearbeitungsergebnisse von EDM und Femtosekundenlaser verglichen<\/p>\n\n\n\n

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Die linke Seite der Abbildung zeigt das durch EDM bearbeitete Mikroloch und die rechte Seite zeigt das durch einen Femtosekundenlaser bearbeitete Mikroloch<\/p>\n\n\n\n

Erw\u00e4hnenswert ist, dass uns die Laserbearbeitung nicht fremd ist. Also, was ist der Unterschied zwischen Femtosekundenlaser und Nanosekundenlaser und Pikosekundenlaser, den wir oft h\u00f6ren?<\/p>\n\n\n\n

Lassen Sie uns zuerst die Zeiteinheitenumrechnung verdeutlichen<\/p>\n\n\n\n

1 ms = 0,001 s = 10-3<\/sup>s <\/p>\n\n\n\n

1 \u03bcs = 0,000001 s = 10-6<\/sup>s\u00a0<\/p>\n\n\n\n

1 ns = 0,0000000001 s = 10-9<\/sup>s<\/p>\n\n\n\n

1 ps = 0,0000000000001 s = 10-12<\/sup>s<\/p>\n\n\n\n

1 fs = 0,000000000000001 s = 10-15<\/sup>s<\/p>\n\n\n\n

Wenn wir die Zeiteinheit verstehen, wissen wir, dass der Femtosekundenlaser eine extrem kurz gepulste Laserbearbeitung ist, sodass nur er wirklich f\u00fcr eine hochpr\u00e4zise Bearbeitung geeignet sein kann.<\/p>\n\n\n\n

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Es gibt Nanosekundenlaser-Bohrl\u00f6cher, Pikosekundenlaser-Bohrl\u00f6cher und Femtosekundenlaser-Bohrl\u00f6cher<\/p>\n\n\n\n

Arbeitsmechanismus des Femtosekundenlasers<\/h2>\n\n\n\n

Wenn der Femtosekundenlaser auf die Metall- und Nichtmetallbearbeitung einwirkt, ist das Prinzip ein v\u00f6llig anderes. Auf der Metalloberfl\u00e4che befindet sich eine gro\u00dfe Anzahl freier Elektronen. Wenn der Laser die Metalloberfl\u00e4che bestrahlt, werden die freien Elektronen sofort erhitzt und die Elektronen kollidieren in zehn Flugsekunden. Die freien Elektronen \u00fcbertragen Energie auf das Kristallgitter und bilden L\u00f6cher. Die Energie der Kollision freier Elektronen ist jedoch viel kleiner als die von Ionen, so dass es lange dauert, Energie zu leiten. Dieses Problem wurde jedoch von chinesischen Wissenschaftlern gel\u00f6st.<\/p>\n\n\n\n

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Wenn ein Femtosekundenlaser auf nichtmetallische Materialien einwirkt, sollte die Oberfl\u00e4che der Materialien vor der Laserbestrahlung ionisiert werden, da sich auf der Oberfl\u00e4che der Materialien nur wenige freie Elektronen befinden, und dann werden freie Elektronen erzeugt. Die verbleibenden Glieder stimmen mit den Metallmaterialien \u00fcberein. Wenn ein Femtosekundenlaser zum Bearbeiten von Mikrol\u00f6chern verwendet wird, wird im Anfangsstadium eine kleine Vertiefung gebildet. Mit zunehmender Anzahl von Impulsen nimmt die Tiefe der Vertiefung zu. Mit zunehmender Tiefe wird es jedoch f\u00fcr die Tr\u00fcmmer immer schwieriger, aus der Grubensohle herauszufliegen. Als Ergebnis wird die Energie der Laserausbreitung nach unten immer geringer und der S\u00e4ttigungszustand der Tiefe kann nicht erh\u00f6ht werden, das hei\u00dft, es wird ein Mikroloch gebohrt.<\/p>\n\n\n\n

Anwendung der neuen Femtosekunden-Lasertechnologie<\/h2>\n\n\n\n

Die Anwendung der neuen Femtosekundenlasertechnologie entsteht gerade. Zu den Hauptanwendungsbranchen geh\u00f6ren: Halbleiterindustrie, Solarenergieindustrie (insbesondere D\u00fcnnschichttechnologie), Industrie f\u00fcr planare Displays, Legierungsmikroguss, Pr\u00e4zisions\u00f6ffnungs- und Elektrodenstrukturverarbeitung, schwierige Materialverarbeitung in der Luftfahrt, medizinische Ger\u00e4te und andere Bereiche!<\/p>\n\n\n\n

Vor dem Hintergrund von Made in China 2025 steht die traditionelle industrielle Fertigungsindustrie vor einem tiefgreifenden Wandel. Eine der Richtungen besteht darin, die Effizienz zu verbessern und sich der High-End-Pr\u00e4zisionsverarbeitung mit h\u00f6herem Mehrwert und h\u00f6heren technischen Barrieren zuzuwenden. Die Laserbearbeitung steht ganz im Zeichen dieses Themas. Laser und Laserbearbeitungsger\u00e4te sind in High-End-3C-Fertigungsbereichen wie der Produktion von Touchscreen-Modulen f\u00fcr Verbraucherelektronik, dem Schneiden von Halbleiterwafern usw. aufgetaucht und zeigen neue Anwendungsperspektiven in der Saphirbearbeitung, der Herstellung von gebogenem Glas und der Keramik.<\/p>\n\n\n\n

3C-Industrie<\/h3>\n\n\n\n
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Als typischer Vertreter von Ultrakurzpulslasern hat der Femtosekundenlaser die Eigenschaften einer ultrakurzen Pulsbreite und einer ultrahohen Spitzenleistung. Es verf\u00fcgt \u00fcber eine breite Palette von Verarbeitungsobjekten, die sich besonders f\u00fcr die Verarbeitung von spr\u00f6den Materialien und w\u00e4rmeempfindlichen Materialien wie Saphir, Glas, Keramik usw. eignen, sodass es f\u00fcr die Mikroverarbeitungsindustrie in der Elektronikindustrie geeignet ist.<\/p>\n\n\n\n

Der Hauptgrund ist, dass die Anwendung von Fingerabdruck-Identifikationsmodulen in Mobiltelefonen seit letztem Jahr zum Kauf von Femtosekundenlasern gef\u00fchrt hat. Das Fingerabdruckmodul umfasst die Laserbearbeitung: \u2460 Wafer-Dicing, \u2461 Chip-Cutting, \u2462 Cover-Cutting, \u2463 FPC-Softboard-Konturschneiden und -Bohren, \u2464 Lasermarkieren usw. Darunter werden haupts\u00e4chlich Saphir- \/ Glas-Abdeckplatte und IC-Chip verarbeitet. Apple 6 verwendet seit 2015 offiziell die Fingerabdruckerkennung und hat die Popularit\u00e4t einer Reihe einheimischer Marken gef\u00f6rdert. Derzeit liegt die Penetrationsrate der Fingerabdruckidentifikation unter 50%. Daher gibt es noch einen gro\u00dfen Entwicklungsraum f\u00fcr Lasermaschinen, die zur Verarbeitung von Fingerabdruck-Identifikationsmodulen verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

Gleichzeitig kann die Lasermaschine auch zum Bohren von Leiterplatten, Schneiden von Wafern usw. verwendet werden, und das Anwendungsfeld wird st\u00e4ndig erweitert. Insbesondere mit der zuk\u00fcnftigen Anwendung von spr\u00f6den Materialien mit hoher Wertsch\u00f6pfung wie Saphir und Keramik in Mobiltelefonen werden Laserbearbeitungsger\u00e4te zu einem wichtigen Bestandteil von 3C-Automatisierungsger\u00e4ten. Wir glauben, dass Femtosekundenlaser in Zukunft eine breite und tiefgreifende Rolle im Bereich der automatischen 3C-Verarbeitungsger\u00e4te spielen werden.<\/p>\n\n\n\n

Flugzeugmotor<\/h3>\n\n\n\n
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Chinas Triebwerksbautechnologie war lange Zeit ein Engpass, der die Entwicklung der Luft- und Raumfahrtindustrie einschr\u00e4nkte. Die Qualit\u00e4t der Produkte entspricht in zweierlei Hinsicht nicht dem Standard: Einer ist die Materialtechnologie; die andere ist die Materialbearbeitungstechnik. Femtosekunden-Laserbohren l\u00f6st dieses Problem!<\/p>\n\n\n\n

In der Luft- und Raumfahrt ist die Gasturbine die erste der drei Schl\u00fcsselkomponenten des Triebwerks, und ihre Leistung bestimmt direkt die Qualit\u00e4t des Triebwerks. Die Arbeitstemperatur von Turbinenschaufeln von Flugtriebwerken betr\u00e4gt jedoch mindestens 1400 \u2103, sodass f\u00fcr Hochtemperaturteile, insbesondere Schaufeln, eine genaue K\u00fchltechnologie erforderlich ist.<\/p>\n\n\n\n

Die Schaufelk\u00fchlung wird \u00fcblicherweise durch eine Vielzahl von Folienl\u00f6chern mit unterschiedlichen Durchmessern erreicht. Der Lochdurchmesser betr\u00e4gt etwa 100 ~ 700 \u03bcm, und die r\u00e4umliche Verteilung ist komplex. Die meisten von ihnen sind geneigte L\u00f6cher mit Winkeln im Bereich von 15 \u00b0 bis 90 \u00b0. Um die K\u00fchleffizienz zu verbessern, ist die Form der L\u00f6cher oft f\u00e4cherf\u00f6rmig oder rechteckig, was gro\u00dfe Schwierigkeiten bei der maschinellen Bearbeitung mit sich bringt. Gegenw\u00e4rtig ist das Hauptverfahren Hochgeschwindigkeits-EDM, aber die Herstellung von Werkzeugelektroden ist \u00e4u\u00dferst schwierig, die bearbeiteten Teile sind leicht zu verschlei\u00dfen, die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist langsam, es ist schwierig, die Bearbeitungssp\u00e4ne im Loch zu entfernen, ist es nicht leicht zur W\u00e4rmeableitung, daher nicht f\u00fcr die Massenproduktion geeignet.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus ist die Oberfl\u00e4che moderner Triebwerksschaufeln normalerweise mit einer Schicht W\u00e4rmed\u00e4mmschicht bedeckt, bei der es sich normalerweise um Keramikmaterial handelt, das nicht durch herk\u00f6mmliches EDM bearbeitet werden kann, was die Schl\u00fcsseltechnologie f\u00fcr die fortschrittliche Triebwerksfertigung der Zukunft darstellt. Mit der Entwicklung der Nichtmetallisierung von Triebwerksschaufelmaterialien ist EDM unzuverl\u00e4ssiger. Die Femtosekundenlaserbearbeitung hat viele Vorteile, wie z. B. breite Anpassungsf\u00e4higkeit, hohe Positioniergenauigkeit, keine mechanische Verformung, kein direkter Kontakt und so weiter. Es eignet sich sehr gut f\u00fcr die Bearbeitung von Mikrol\u00f6chern.<\/p>\n\n\n\n

medizinische Versorgung<\/h3>\n\n\n\n
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Derzeit sollten alle Femtosekundenlaser, die in der refraktiven Augenbehandlung verwendet werden, eines der ausgereiftesten Ger\u00e4te in der medizinischen Anwendung der Femtosekundentechnologie sein. Es gibt auch Expander-, Endoskop- und Katheterverarbeitung und so weiter.<\/p>\n\n\n\n

Bei der medizinischen Behandlung ist die Energie des Femtosekundenlasers im Vergleich zu Langpulslasern hochkonzentriert, es gibt fast keinen W\u00e4rme\u00fcbertragungseffekt w\u00e4hrend der Aktion, so dass es nicht zu einem Temperaturanstieg der Umgebung kommt, was bei der medizinischen Anwendung sehr wichtig ist Laser Behandlung. Einerseits werden mehrere Grad Temperaturanstieg augenblicklich zu Druckwellen und \u00fcbertragen sich auf Nervenzellen, um Schmerzen zu erzeugen. Andererseits kann es t\u00f6dliche Sch\u00e4den an biologischem Gewebe verursachen. Daher kann mit dem Femtosekundenlaser eine schmerzfreie und nicht-invasive sichere Behandlung erreicht werden.<\/p>\n\n\n\n

Durchbruch in der Femtosekunden-Laserbohrtechnologie<\/h2>\n\n\n\n

Obwohl die Femtosekunden-Laserbohrtechnologie eine solche magische Kraft hat, ist ihre Entwicklung auch sehr schwierig, insbesondere bei den Bem\u00fchungen der Systemintegration und des Technologie-Engineerings, gibt es verschiedene Schwierigkeiten, und die Ausgangsleistung ist ebenfalls begrenzt. Dar\u00fcber hinaus ist es auch ein weltweites Problem, wie man einen vollst\u00e4ndigen Satz mikropor\u00f6ser Verarbeitungsindustrie bildet. Durch die Bem\u00fchungen chinesischer Wissenschaftler haben wir jedoch nicht nur die Praktikabilit\u00e4t und Integration des Systems erkannt, sondern auch die Schraubenverarbeitungstechnologie erfunden, die privat mit verschiedenen Formen von Mikroporen angepasst werden kann, was als f\u00fchrend bezeichnet werden kann Stellung in der Welt.<\/p>\n\n\n\n

Heutzutage werden mit der schrittweisen Anhebung der Abgasnormen in der Automobilindustrie im In- und Ausland die Herausforderungen f\u00fcr Injektorhersteller und ihre OEMs immer gr\u00f6\u00dfer. Die traditionellen runden L\u00f6cher k\u00f6nnen die Bed\u00fcrfnisse der Kunden nicht erf\u00fcllen. Hersteller suchen und entwickeln st\u00e4ndig spezielle und neuartige D\u00fcsenformen, um den Anforderungen gerecht zu werden. Die Flexibilit\u00e4t und Vorteile der Femtosekunden-Laserbearbeitung werden immer offensichtlicher.<\/p>\n\n\n\n

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Spezielle und neuartige Spritzlochformen<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

The new generation of in cylinder direct injection technology is the mainstream technology in the field of automobile engine. It accurately injects fuel into the cylinder through the fuel injector and fully mixes with the intake air to give full function to the effect of each drop of fuel. As can be seen from the figure…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[92],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20026"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=20026"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20026\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=20026"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=20026"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=20026"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}