LASER MICROMANUFACTURING

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1 Corso di Tecnologie Speciali II LASER MICROMANUFACTURING Università degli Studi di Napoli Federico II Dipartimento di Ingegneria Chimica, dei Materiali e della Produzione Industriale

2 LASER: TECNICHE DI MICROMANUFACTURING Nel campo della realizzazione di piccoli particolari meccanici o di lavorazioni dell ordine del micron l uso del laser è ormai consolidato; Le operazioni che si possono effettuare sono simili a quelle già descritte ma con dimensioni molto ridotte. Inoltre è possibile effettuare la sagomatura tridimensionale del materiale o l eliminazione selettiva solo di alcuni strati che costituiscono il materiale

3 LASER MICROMANUFACTURING: APPLICAZIONI Heavy manufacturing Light manufacturing General Medical Electronics Profile cutting in metals Profile cutting in plastic and wood CVD diamond cutting, Flow orifices φ < 100 µm Via formation insulating material: Tab & MCM Drilling Seam and spot welding Cladding Drilling Selective ablation Microstrutturing and engraving Ceramic and glass micromachining Thin film pattering Lithography Drilling and cutting delicate or thermally sensitive materials Micromachining application where edge quality and clean lines is critical High accurance wire stripping Skiving of flexible circuits IC repairs

4 LASER MICROMANUFACTURING: APPLICAZIONI

5 LASER MICROMANUFACTURING: FORATURA Array di fori, φ 5 µm, su acciaio inossidabile 0.1 mm di spessore

6 LASER MICROMANUFACTURING: FORATURA Array di fori, φ 30 µm, su film lamiera di acciaio inossidabile di 0.1 mm di spessore

7 LASER MICROMANUFACTURING: FORATURA Foro, φ 200 µm, su allumina Array di fori, φ 25 µm, su film di poliammide

8 LASER MICROMANUFACTURING: TAGLIO Preparazione di tagli (larghezza taglio 0.1 mm) su acciaio inossidabile di 1 mm di spessore

9 LASER MICROMANUFACTURING: TAGLIO Esempi di taglio, circolare e lineare, su diamante CVD di 500 µm di spessore

10 LASER MICROMANUFACTURING: TAGLIO Preparazione di tagli sagomati (larghezza taglio 0.4 mm) su acciaio armonico di 0.4 mm di spessore

11 LASER MICROMANUFACTURING: MICROSTRUTTURING Preparazione di una serpentina su materiale ceramico con spessore di 750µm

12 LASER MICROMANUFACTURING: MICROSTRUTTURING Preparazione di struttura tridimensionale su composito ceramico (fibre di carbonio in matrice ceramica) Profondità incisione 0.5 mm, larghezza incisione 0.25 mm.

13 LASER MICROMANUFACTURING: MICROSTRUTTURING Array di fori, φ 25 µm, su materiale ceramico

14 LASER MICROMANUFACTURING: MICROSTRUTTURING Esempio di operazione di sculturazione Engraving su ottone

15 LASER MICROMANUFACTURING: MICROSTRUTTURING 1) 2) Esempio di operazione di sculturazione Engraving, 1) alluminio; 2) acciaio

16 LASER MICROMANUFACTURING: ABLAZIONE Costruzione di circuito elettronico flessibile su materiale polimerico mediante ablazione selettiva

17 LASER MICROMANUFACTURING: MARCATURA Esempio di marcatura su rubino

18 LASER MICROMANUFACTURING: ESEMPI componente per micromeccanica ruote dentate in acciaio Materiale: Acciaio al silicio Spessore materiale: 0.3 mm Sentiero di taglio: 120 µm Numero di denti: 24 Diametro primitiva:26 mm Piede del dente: 1,4 mm Parametri di taglio Potenza media: 19 Watt Energia: 1 J singolo impulso Potenza impulso 4.2 KW Durata impulso: 0,3 ms Frequenza: 19 Hz Focalizzazione: sulla superficie Gas d assistenza: Azoto

19 LASER MICROMANUFACTURING: ESEMPI Lavorazioni su acciaio: taglio complesso Materiale: Acciaio al silicio Spessore materiale: 0.3 mm Sentiero di taglio: 120 µm 10 mm 2 mm Parametri di taglio Potenza media: 19 Watt Energia: 1 J singolo impulso Potenza impulso 4.2 KW Durata impulso: 0,3 ms Frequenza: 19 Hz Focalizzazione: sulla superficie Gas d assistenza: Ossigeno

20 LASER MICROMANUFACTURING: ESEMPI Lavorazioni su acciaio: statore micropompa Materiale: Acciaio al silicio Spessore materiale: 0.3 mm Sentiero di taglio: 120 µm 2 mm 1 mm Parametri di taglio Potenza media: 19 Watt Energia: 1 J singolo impulso Potenza impulso 4.2 KW Durata impulso: 0,3 ms Frequenza: 19 Hz Focalizzazione: sulla superficie Gas d assistenza: Argon

21 LASER MICROMANUFACTURING: ESEMPI Lavorazioni su lega titanio: componenti per micropompa Materiale: Lega di titanio Spessore materiale: 0.2 mm Sentiero di taglio: 100 µm Parametri di taglio Potenza media: 9 Watt Energia: 0.5 J singolo impulso Potenza impulso 2.2 KW Durata impulso: 0,3 ms Frequenza: 19 Hz Focalizzazione: sulla superficie Gas d assistenza: Argon

22 LASER MICROMANUFACTURING: ESEMPI Esempio di componente per micromeccanica Microgripper Materiale: Acciaio armonico Spessore materiale: 0.5 mm Sentiero di taglio: ~120 µm