Plataforma de tecnologia baseada em laser acelera o desenvolvimento de superfícies funcionais

Uma iniciativa apoiada pela UE desenvolveu uma plataforma de tecnologia a laser que atende à crescente demanda por produtos acessíveis com desempenho de superfície inovador.

Estruturas de superfície bioinspiradas oferecem grande potencial comercial para projetar superfícies funcionalizadas que atendem aos requisitos dos mercados industriais. Superfícies com características topográficas controladas podem resultar em produtos com funcionalidades especiais, como propriedades antibacterianas, autolimpeza, redução de atrito e funções de segurança ótica. Atualmente, existe a necessidade de produzi-los em massa a baixo custo. O desenvolvimento de fontes de laser ultracurtas de alta potência satisfará essa necessidade crescente de produtos econômicos com desempenho de superfície inovador.

Alto rendimento
Cientistas apoiados pelo projeto LAMPAS, financiado pela UE, atingiram os parâmetros-alvo de um sistema de laser ultrarrápido da classe quilowatt. O laser pulsado desenvolvido ultrapassou 1,5 kW de potência óptica média e operou com potência de pico da classe gigawatt em ensaios de teste. Ele exibiu qualidade de feixe de modo fundamental em um comprimento de onda próximo ao infravermelho de 1 μm. Além disso, eles integrarão um sistema demonstrador em uma máquina destinada à microusinagem a laser industrial de superfícies maiores de tamanho de metro quadrado. O laser foi apresentado na Advanced Solid State Lasers Conference em outubro de 2021 pelo participante do projeto TRUMPF, uma empresa de fabricação de máquinas industriais. Com sede na Alemanha, é um dos maiores fornecedores mundiais de máquinas-ferramenta. De acordo com uma notíciapostado no site ‘Photonics Media’, “o sistema operou com uma potência média de 300 W, seguido por um estágio de reforço a laser de disco fino que forneceu mais de cinco vezes a amplificação”. “O compacto e eficiente módulo amplificador multipass de disco fino é um avanço tecnológico em termos de robustez”, explica o novo lançamento. “A grande área do disco permite gerar picos de potência extremos sem a necessidade de pós-compressão temporal dos pulsos, que são ajustáveis ​​em duração entre 3 e 10 ps via front-end. Uma largura de banda espectral estreita abaixo de 1 nm é ideal para padrões de interferência direta de laser. A cadeia de amplificador linear permite alta flexibilidade, incluindo a funcionalidade de rajada, bem como a potência média total de 1,5 kW em uma ampla gama de taxas de repetição entre 375 kHz e 5 MHz, compatível com scanners rápidos.”

Produção de baixo custo

O melhor nível de produtividade do laser deve reduzir consideravelmente o custo de processamento por peça. Isso tornará novas aplicações financeiramente viáveis. Também aumentará a produção de superfícies funcionalizadas para aplicações. Isso inclui eletrodomésticos, embalagens farmacêuticas, maquinário industrial, implantes e ferramentas médicas, processamento de alimentos, equipamentos esportivos, acabamentos de móveis e armazenamento de energia. O LAMPAS (High throughput Laser structuring with Multiscale Periodic feature features for Advanced Surface Functionalities) visa aumentar o potencial da estruturação a laser para o design de superfícies recentemente funcionalizadas, aumentando assim a eficiência, flexibilidade e produtividade do processo. Isso fornecerá propriedades anti-impressão digital, antibacteriana, antifricção e anti-incrustante, bem como acabamentos decorativos, superfícies fáceis de limpar, marcação antifalsificação e recursos anticongelamento. Em última análise, o projeto deve fornecer à indústria europeia uma tecnologia robusta e econômica para fabricar uma ampla variedade de superfícies funcionais.