非傳統(tǒng)材料上的微加工技術(shù)

總部位于東京的LPS Works 為非傳統(tǒng)的新材料開發(fā)出了新型微加工應(yīng)用方案。這個由18人組成的強大知識單元型公司似乎并不滿于此，還想繼續(xù)推進一步，為客戶提供工業(yè)化批量生產(chǎn)所用的合適機器。

在東京最南部的大田區(qū)，一輛輛小汽車穿過工業(yè)園狹長的小道。工藝開發(fā)商兼集成商 LPS Works 的辦公室就坐落于此，從公司的窗口，您的視線可以穿過一條狹窄的河口， 清楚地看到東京羽田機場——世界第四大機場。在這座人造島上，起降飛機不斷，呼應(yīng)著LPS Works 辦公室內(nèi)的繁忙場景。公司實驗室內(nèi)共有18 名工程師，從事陶瓷和新型鋼的復(fù)雜技術(shù)工作。

從研究到量產(chǎn)

LPS Works 是成功的機械零件制造商Fujita Works 投資的一家公司。銷售主管Masahito Terui 闡釋了他們業(yè)務(wù)背后的理念：“我們公司成立于2009 年，是一家專注于微加工知識單元型的企業(yè)。如今，很多行業(yè)需要以更小的規(guī)模、更精確的水平對材料進行加工。半導(dǎo)體行業(yè)就是一個例子。我們的工作是開發(fā)和積累所需要的專業(yè)知識以達成目的。”LPS Works 的客戶群覆蓋范圍很廣，從大學(xué)和國家研究機構(gòu)到各行各業(yè)大大小小的公司，他們都需要在微米尺度上集成微小的功能件或進行高精密的切割與鉆孔操作，而且，也都需要尋找能夠開發(fā)合適技術(shù)工藝的公司。“從一開始，我們就主要使用超短脈沖激光器。由于大部分的工作都非常復(fù)雜，所以，我們必須開發(fā)或集成合適的光路、光學(xué)裝置以及機器的所有其他部分。因此，在我們開發(fā)出整個工藝后，客戶就順利成章地從我們這里購買機器。一步步開展研究、生產(chǎn)原型和銷售機器,現(xiàn)在已經(jīng)成為這一知識單元型公司最成功的業(yè)務(wù)模式。”

顯然，這影響著工程師處理每個任務(wù)的方法：“從一開始，我們就考慮如何在工業(yè)規(guī)模上應(yīng)用，所以，僅僅尋找實際加工的解決方案是不行的。開發(fā)出的系統(tǒng)必須能夠高效運作，而且，必須明確地知道它如何集成入客戶的生產(chǎn)環(huán)境中。”



刃口鋼

其中一個例子便是一家汽車制造商2013 年聯(lián)系LPS Works，希望找到一種構(gòu)建新型高強度碳鋼的方法，該鋼即碳化UHSS（超高強度鋼）。該公司曾嘗試使用銑床和紫外激光器，但均以失敗告終。所以，東京的工程師決定開發(fā)一種超短脈沖激光工藝。今天，這一機器已經(jīng)在生產(chǎn)線上得到了使用， 用于構(gòu)建超硬汽車零件的精沖模表面。

另一個在遇到棘手工作時尋求LPS Works 協(xié)助的行業(yè)是半導(dǎo)體行業(yè)。“例如， 我們開發(fā)的一種技術(shù)，可以在陶瓷板上鉆出直徑僅30 微米的超小孔。應(yīng)用要求孔與孔之間的距離僅為100 微米，非常具有挑戰(zhàn)性。”LPS Works 創(chuàng)建了一個特殊穿孔（trepanning）光學(xué)系統(tǒng)，可以彎折超短激光脈沖發(fā)出的激光光束，并使其圍繞一個擺動點旋轉(zhuǎn)。這能夠糾正錐角，便于工程師打造邊緣角恰好為90 度的小孔。但這還只是故事的一部分，Terui 接著說道：“最難的部分是達到客戶所要求的超高速度，并同時確保超高的精度：每個孔只有幾秒鐘的時間。” 這樣高速的運動會在軸線上產(chǎn)生摩擦熱，軸上的材料會不斷延展。“當(dāng)然，實際上延展量很小，但從我們討論的尺度上來，這足以帶來重大的誤差。因此，我們必須找到一種方法，以確保整個工程中各處溫度的恒定，” Terui 說，然后暫停了一下。“很遺憾，我不能告訴你我們是如何做到的，但這真的非常令人興奮！”他笑著補充道。

超短脈沖激光器 TruMicro 5000 系列



TruMicro 5000 系列擁有讓人印象深刻的特點。無論在結(jié)構(gòu)化、消融、切割還是鉆孔過程中，TruMicro 5000系列都能夠在微加工過程中實現(xiàn)最佳的質(zhì)量、精度以及高效的生產(chǎn)率。極高的脈沖峰值能夠極快地蒸發(fā)材料而不會帶來熱影響。擁有專利的兩級激光功率調(diào)整再加上外部調(diào)制器，保證在整個輸出功率范圍內(nèi)光束參數(shù)恒定和最優(yōu)化的輸出功率穩(wěn)定性，從而對任何材料都能實現(xiàn)精密加工，而不受任何材料的透明度、脆性或硬度的局限。作為穩(wěn)定性極佳的超短脈沖激光器，TruMicro 5000系列在整個行業(yè)內(nèi)具有無可比擬的優(yōu)勢。