Técnica y Tecnología

FABRICACIÓN FLEXIBLE 47 cuenta con una emisión definida en longitud de onda (específica de cada medio activo) y perfil de poten- cia dado (generalmente, gaussiano), hace que el mercado se encuentre dominado por grandes empresas y solo haya mercado para pequeñas empresas en aplicaciones más con- cretas, como el desarrollo de láseres de pulsos ultracortos. En este contexto, nuestro objetivo fun- damental es resumir el estado actual de las tecnologías y componentes que, a partir de la emisión de estas fuentes industriales, posibilitan la fabricación eficiente y flexible o que incluso guían en el desarrollo de nuevos procesos de fabricación. MODIFICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL HAZ LÁSER: LONGITUD DE ONDA Y CONFORMADO La longitud de onda de emisión láser representa una ‘huella dactilar’ de cada medio activo utilizado. De manera general puede decirse que, a excepción del láser de CO 2 , los láseres industriales convencionales poseen medios activos que emiten en la región del infrarrojo cercano del espectro (900 – 1.100 nm). En algunos casos, el uso de longitu- des de onda menores en el espectro visible o ultravioleta es necesario para aumentar o posibilitar el procesado de determinados materiales que presentan una clara diferencia en sus propiedades ópticas en estas zonas del espectro. Un ejemplo claro lo constituye la soldadura de cobre, ya que en este material la absorción en 400nm es del 65%, frente al 5% de absorción a 1.000 nm. En la actualidad, la utilización de láseres ultravioletas es especialmente relevante debido al interés de este tipo de proceso en el desarrollo de soluciones de electromovilidad. Del mismo modo, estos láseres ‘triplicados’ favorecen la microfa- bricación en materiales poliméricos comúnmente utilizados en el sector sanitario. Igualmente, los láseres ‘verdes’ comienzan a introducirse en procesos de fabricación aditiva SLM (Selective Laser Melting) para facilitar y acelerar la fabricación en materiales poco comunes hasta la fecha. Todo esto es posible gracias a los denominados cristales de conversión espectral (LBO, BBO, KTP, etc.) que, a partir de fenómenos de óptica no lineal, permiten multiplicar la frecuen- cia de la emisión y, consecuentemente, disminuir la longitud de onda fun- damental de un sistema láser en múltiplos enteros de su longitud de onda fundamental. Así, un láser de estado sólido con emi- sión en 1.064 nm (Nd.YAG) se puede ‘doblar’ (532 nm), ‘triplicar’ (355 nm) o ‘cuatriplicar’ (266 nm) obteniendo emisiones a longitudes de onda más bajas asumiendo una pérdida de potencia final del 50, 67 o el 75%, respectivamente. Un efecto inherente a esta conver- sión espectral es la disminución del tamaño del punto del láser (laser spot), que en algunos casos constituye una motivación adicional para el uso de estas técnicas. Al igual que en el caso anterior, la emisión convencional de fuentes láser industriales se realiza en el denomi- nado modo fundamental, TEM00, que da lugar a una distribución gaus- siana de la intensidad de emisión. El parámetro M 2 define la calidad del haz gaussiano, otorgando un valor M2=1 a un perfil gaussiano perfecto y considerando haces de alta calidad a aquellos con M 2 entre 1 y 1.5. Sin embargo, existen aplicaciones para las que es deseable un perfil espacial alternativo, por lo que es necesario un elemento óptico que permita obtener esta distribución no gaussiana. El ejemplo más extendido es la obtención de perfiles cuadrados (Top-Hat) mediante ópticas refractivas o elementos ópticos difractivos (DOE). Estos se utilizan, por ejemplo, en aplicaciones que precisan paredes completamente verticales en procesos de perforado y corte. De igual manera, el corte demateriales transparentes como el vidrio puede verse favorecido por la transformación del haz gaussiano en otro haz tipo Bessel, que asegura una excelente profundidad de foco a lo largo del perfil del vidrio. Estas técnicas se apli- can actualmente en sectores como el electrónico (corte de pantallas LCD) o el del lujo (biselado de esferas de reloj).