Nový stroj umí obrábět laserem zastudena s mikrometrovou přesností

Ten díky ultrakrátkým pulzům obrábí zastudena. Stroj je součástí nového pracoviště Ústavu přístrojové techniky AV ČR a už se zapojuje do výzkumu i vývoje pro průmysl.
Mikroobráběcí centrum bylo vyvinuté a realizované pro Ústav přístrojové techniky AV ČR na míru.

„Pořízení mikroobráběcího centra bylo nutné pro posílení špičkových technologií nezbytných pro výzkum a vývoj nových přístrojů a metod vědeckého zkoumání, ale také – v duchu poslání ÚPT – budeme toto zařízení nadále rozvíjet a vylepšovat,“ říká Josef Lazar pověřený řízením Ústavu přístrojové techniky AV ČR.

V tomto zařízení se využívá jako obráběcí nástroj laser s ultrakrátkými pulzy, které trvají tisícinu miliardtiny vteřiny. Tato těžko představitelná krátkost pulzu způsobí, že se materiál v místě dopadu laserového pulzu okamžitě odpaří, aniž by bylo jeho okolí zatíženo teplem – jde proto o odebírání materiálu zastudena. Odpařená oblast má rozměry desítek mikrometrů. Takto lze obrábět prakticky všechny kovy a různé druhy keramik a skel.

Vlastní tenkodiskový laserový systém generující záření na vlnové délce 1030 nm, kompaktní laser s názvem Perla 100, vyvinulo na míru a dodalo další pracoviště AV ČR – Centrum HiLASE, které je součástí Fyzikálního ústavu AV ČR.

„Laser Perla je unikátní v kombinaci pikosekundových pulzů s vysokou energií a vysoce stabilního difrakčně limitovaného svazku, který ho předurčuje pro aplikace ve vysoce přesném mikroobrábění. A to vše v infračervené, viditelné a ultrafialové spektrální oblasti,“ dodává Martin Smrž, vedoucí oddělení Vývoj pokročilých laserů Centra HiLASE.  

Použití kratších vlnových délek umožňuje vytváření jemnějších mikrostruktur (obdobné zápisu CD ROM – DVD – Blue-ray, které se liší postupně kratšími vlnovými délkami a tím i dosahovanou vyšší hustotou záznamu).

„Pohyb laserového svazku po obráběném materiálu pak zajistí šestiosé mikroobráběcí CNC centrum, které je vybavené velmi přesnými posuvy a skenovacími hlavami,“popisuje Libor Mrňa, vedoucí skupiny Laserových technologií ÚPT AV ČR. „Takto lze vytvářet – gravírovat různé povrchové struktury s mikrometrovými rozměry.

Technologii lze využívat k vytváření různých mikrostruktur, optických mřížek, pro řízené odstraňovaní povrchových vrstev, obrábění optických vláken, ale také ke studiu odolnosti optických vrstev a pro testování nových typů celých optických soustav.

Nejde jen o vlastní technologii mikroobrábění, ale i vývoj mikroobráběcího systému jako takového: některé optické elementy – například speciální fokusační objektivy pro velmi krátké vlnové délky komerčně doposud neexistují z důvodů hraničních fyzikálních problémů i technologických výrobních možností.