用超快激光以特定的方式照射玻璃,能夠使玻璃對隨後的濕法化學蝕刻的敏感度提升一千倍。這意味著可以通過玻璃塊引導直徑幾微米的激光束,並且隨後在玻璃體內刻蝕出精細的管道。這種方法可以用來創建微型孔,將完整的微流體係統刻蝕到玻璃體中,或者實現具有極高表麵質量的切口。
在這種現象可以成為工業過程之前,首先必須要回答一些問題。回答這些問題,也是德國聯邦教育和研究部(BMBF)資助的飛秒數字光子生產(Femto Digital Photonic Production)聯合研究項目的目標。
自2014年以來,德國亞(ya) 琛工業(ye) 大學和弗勞恩霍夫激光技術研究所(ILT)的代表們(men) ,已經與(yu) 六家公司合作,研究用超快激光脈衝(chong) 加工透明材料時所出現的新現象。他們(men) 已經開發了選擇性激光刻蝕(SLE)技術,並且已經測試了用技術加工幾種不同類型的玻璃材料,包括石英玻璃、藍寶石、Borofloat 33 玻璃和康寧 Willow 玻璃。在Borofloat 33 中,激光結構化區域和非結構化區域之間的刻蝕選擇度達到了1000:1,而在 Willow 玻璃中該數字約達到了100:1。
在該項目的下一階段,將在亞(ya) 琛工業(ye) 大學進行實驗,並在激光製造過程指令的非線性動力學研究部(NLD)運行複雜的模擬。光學係統技術(TOS)主席將專(zhuan) 注於(yu) 優(you) 化係統中的光學器件。
研究人員正在與(yu) 三家激光源製造商(Amphos、Edgewave和Trumpf)和三家係統供應商(4JET、LightFab和Pulsar Photonics)合作。他們(men) 的目標是為(wei) 大表麵應用開發多光束係統,以及為(wei) 微加工開發較小的係統。
LightFab公司是誕生於(yu) 亞(ya) 琛工業(ye) 大學的一家初創公司。LightFab公司使用SLE技術生產(chan) 由石英玻璃製造的3D精密零件。LightFab公司的機器,大大提高了用於(yu) 原型製造和係列產(chan) 品生產(chan) 的玻璃部件3D打印的生產(chan) 率,使得可以利用SLE工藝實現部件的批量生產(chan) 。
該項目的合作夥(huo) 伴們(men) 看到了該技術的眾(zhong) 多潛在應用。對於(yu) 微流體(ti) 而言,它不僅(jin) 能在玻璃材料中生產(chan) 通道,而且還能生產(chan) 噴嘴和其他微型器件。該技術還能在鑽孔和切割過程中提供獨特優(you) 勢。刻蝕能夠實現無張力材料燒蝕,這一特性具有很多優(you) 勢,例如在半導體(ti) 技術中製造中介層結構時,這項技術就非常有利。它能夠產(chan) 生 10μm 以下的微型結構。
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