Гадаргуугийн эмчилгээнд лазер цэвэрлэгээний төхөөрөмжийн ямар давуу тал байдаг вэ?

Нарийвчлалтай ба хүрэлцэхгүй цэвэрлэх ажил: Лазерын технологи гадаргуугийн эмчилгээг хэрхэн сайжруулж байгааг мэдээрэй

Хэрхэн Лазерийн цэвэрлэлт Хөндийд: Сонгомол аблацийн ухааны үндэс

Лазерийн цэвэрлэх систем нь гадаргууд цөөн хугацаатай гэрлийн цохныг шидээд бичил бөөмсийг сонгомол абляци гэсэн процессоор арилгадаг. Үндсэндээ цэвэрлэж буй материал тодорхой долгионы урттай гэрлийг шингээх бөгөөд бусад хэсгүүдийг хүрээгүйгээр үлдээнэ. Хөдөлгөгчид импульсын үргэлжлэх хугацааг наносекундээс фемтосекунд хүртэл, мөн энергиийн түвшинг тохируулан зэвүүн цэг, хуучин будаг зэрэг хэсгүүдийг хамгаалалгүйгээр арилгаж чадна. Нэг том давуу тал нь физик хүрэлцэхгүйгээр ажилладаг тул хэрэгслийн элэгдэл үүсэхгүй. MIT-ийн 2023 онд хэвлэгдсэн судалгаагаар эдгээр лазерууд материал арилгахдаа +/− 0.02 мм нарийвчлалтайгаар ажилладаг.

Агаарын тээвэр, автомашины хэсгүүд шиг нарийн хэрэглээнд давуу хяналт

Лазерийн системүүд нь турбиний ламелууд дээрх дулааныг тусгаарлагч хучилтыг авчлахад онцгой хэрэгсэл болон аэрохөдөлгүүрийн үйлдвэрлэлд өргөнөөр хэрэглэгдэж байна. Эдгээр системүүд нь ихэнх үед ойролцоогоор 99.6 эсвэл 99.8 хувийн нарийвчлалд хүрдэг тул хөнгөн цагаан хайлш материалыг хамгаалж, хөдөлгүүрийг урт хугацаанд ашиглах боломжийг олгодог. Лазер нь автомашины салбарт ч давхарга бүхий хөнгөн цагаан панелийн цав холболтыг цэвэрлэхэд ч ашигладаг. Микрон түвшний хэмжээний үлдэгдэл материал ч бүтцийн бат бөх чанарыг удаан хугацаанд муудаг. Хуучин арга болох химийн уусгагчтай харьцуулахад лазер нь хоёрдогч бохирдлыг үлдээхгүй гэдэгт онцлог нь бий. Лазерийн технологийг нэвтрүүлснээс хойш өндөр нарийвчлал шаарддаг үйлдвэрлэлийн олон үйл ажиллагааны дахин боловсруулалтын түвшинг 15-20 хувь бууруулж байгааг үйлдвэрүүд тэмдэглэжээ.

Туршлагын тохиолдол: Өндөр нарийн нэгдэл бэлтгэхэд ашиглах Лазер Цэвэрлэх Төхөөрөмжүүд

Нэг томоохон машин хэсгүүдийн үйлдвэрлэгч нь цахилгаан баттерейн хайрцагнуудыг зохион бүтээхэд элэгдлийн шлифовкаас лазерийн урьдчилсан цэвэрлэгээнд шилжсэн. Тэдний шинэ систем нь Ra 1.6 микрометрээс бага гадаргуугийн нарийн байдлыг хянах замаар хүчилтөөний давхаргыг харьцангуй хурдан авч чаддаг бөгөөд жилд 15 квадрат сантиметр тутамд хүрдэг. Эдгээр өөрчлөлтийг шалгасны дараа тэд бүтээгдэхүүний дутагдал нийтдээ дунджаар 30%-иар буурсан, материалын хоорондын холболт нь хуучин аргаар гаргаснаасаа ойролцоогоор 22%-иар илүү бат бөх болсон байна. Компани энэ нь бүтээгдэхүүний хохирлын улмаас гарах баталгаат хариуцлагын асуудлыг багасгаснаар жилд дунджаар 1.2 сая ам.доллар хэмнэсэн гэж тооцож байна.

Орчин үеийн аргуудтай харьцуулахад энгийн аргуудын орчин болон аюулгүй байдлын давуу тал

Лазерийн цэвэрлэгээ нь өнөөгийн үйлдвэрлэлийн салбарт тулгарч буй томоохон асуудлуудыг шийдвэрлэхэд тусалдаг бөгөөд тухайн тохиолдолд орчин үеийн орчинд хамгаалах, ажилчдын аюулгүй байдлыг хангах асуудал маш чухал байдаг. Жишээ нь, элсээр цэвэрлэх ажиллагааг авч үзье. Энэ нь цаг тутамд 300-500 кг хүртэлх зэврүүлэгч хог хаягдлыг үүсгэдэг байна гэж Байгаль орчны хамгаалалтын агентлагийн судалгаа үзүүлжээ. Лазерын технологи нь энэ байдлыг бүрэн өөрчилдөг ба хорт химийн уусгагчдыг бүүлийн хорт бус үлдэгдлийг бууруулдаг ба энэ нь гадаргуугийн хүрээгүйгээр бохирдлыг зүгээр л ууршуулан арилгадаг. Энэ аргын сайн тал нь тухайн Европын холбооны REACH дүрмийн дагуу ажилладаг бөгөөд бусад аргуудын дараа гарч болох байгаль орчны бохирдлын асуудлыг урьдчилан сэргийлдэг.

Үйлдвэрлэлийн цэвэрлэгээнд химийн бодисыг арилгах ба хорт хог хаягдлыг бууруулах

Ихэнх традицион цэвэрлэгээний аргууд нь ихэвчлэн диатомит болон янз бүрийн химийн бодисуудад тулгуурладаг бөгөөд 2024 оны OSHA-гийн мэдээллээр үзэхэд индустрийн хор хаягдлын нийт хэмжээний ойролцоогоор 38%-ийг эзэлдэг. Гэвч лазерийн цэвэрлэгээний технологийн хувьд бүхэн өөр байдаг. Энэ процесс нь исэл, дэгд, давс болон янз бүрийн давхарга бүрт фотормийн урвал гэгддэг зүйл ашиглан зориуд чиглүүлдэг. Цэвэрлэсний дараа үлддэг нь зүгээр л жижиг нүхтэй шүүлтийн системд баригддаг маш жижиг ширхэг байдаг. Жишээлбэл, Огайогийн аль нэгэн металл боловсруулах үйлдвэр лаазны цэвэрлэгээндээ лазерийн технологийг нэвтрүүлснээр жилдээ 12 тонн уусгагчийн хаягдлыг хаях асуудлыг шийдсэн байдаг. Энэ нь санхүүгийн болон орчин үеийн хувьд ч ашигтай байдаг.

Ажилчдын өртөлтийг бууруулах ба ПХХ-ийн зардлыг багасгах нь абразив бус аргаар Лазерийн цэвэрлэлт

Хайрга асгах үед амьсгалын кристалл бүхий цахлах хүчилтөрөгчийн нөлөөлөлд өртөхөөс сэргийлэхийн тулд NIOSH-оор батлагдсан амьсгалуулах багаж болон бүрэн хамгаалалтын арьс хэрэгтэй. Гэрлийн цэвэрлэгээ нь битүү ажлын нүхнүүд болон шүүлтүүртэй уур хаях системийн тусламжтайгаар хамгаалалтын хэрэгсэл ашиглах шаардлагыг 60%-иар бууруулдаг (Хөдөлмөрийн аюулгүй байдал эрхлэх сэтгүүл, 2023). Ажилчид эмнэл заслын үлдэгдэл болон химийн бохирдолгүйгээр шууд ажилладаг.

Түүхэн жишээ: Хайрга асгах технологийг гэрлийн цацраг ашиглан шөлөөлөхөөр солих

Гэрлийн технологийг хулгийн сэргээхэд нэвтрүүлснээр дэлгүүрт хуурай докны цэвэрлэх хугацааг 75%-иар бууруулжээ. Систем нь 3 м²/цаг хурдтайгаар 0.8 мм зузаан далайн дээрх өнгөлгийг авчээ. Энэ нь ган металл дээр хохирол учруулахгүйгээр 2,400 кг/өдөр хайргын хог хаягдлыг арилгаж, сард $18,000-ийг хоргүйжүүлэх зардлаас хэмнэжээ.

Гадаргууг бэлтгэхэд суурь материалыг хохиролгүй хадгалах

Механик болон химийн цэвэрлэгээнд түгээмэл байдаг суурь бүтцийн чанарын унагажилтыг зогсоох

Хуучин аргууд болох ган эсвэл химийн бодис ашиглан гадаргууг цэвэрлэх нь ихэвчлэн хугацаагаар эдлэлийг гэмтээдэг. 2023 онд Surface Engineering сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаагаар зарим алюминийн дээжинд хатуу цэвэрлэгээний үед зузааны 15% нь алдагдсан байна. Лазер ашиглан цэвэрлэх арга нь зөвхөн хэрэгтэй зүйлийг л устгадаг. Лазер нь шөл, исэлдсэн давхаргыг ууршуулан металл доод хэсгийг нь гэмтээхгүйгээр арилгадаг. Энэ арга нь жижиг трещин үүсэхээс сэргийлж, цаашид эмзэг хэсгүүдэд хоолой үүсэхээс сэргийлдэг. Жишээ нь машины доторх шестерня, цахилгаан станцын нарийн турбиний хөтөл бүхий хэсэгт жижиг дутагдал ч том асуудалд хүргэж болзошгүй байдаг.

Материалын бүхэл байдал хадгалахын тулд лазерын параметрүүдийг оновчлох

Тогтвортой үр дүнгийн тулд дараах гурван үндсэн хувьсагчийг тохируулна:

• Импульсийн урт (наносекунд vs. пикосекунд) халалтын бүсийг удирдахын тулд
• Нягтны дэлгэрэнгүй бохирдлыг шингээх чанарт тохируулсан
• Тун шат суурь материалын хатуулагтай тохируулан калибран

Жишээ нь, 1064 нм ширхэг лазер нь титан агаарын олон төрлийн хайлшийг бохирдуулалгүйгээр нүүрстөрөгчийн хурдасаас чөлөөлж, арчилгааны ажиллагаанд хүрэлзэхгүй бөгөөд энэ нь орчин үеийн цацрагийн арга бодитой давуу талтай юм.

Туршлагын жишээ: Гадаргын мурийлтгүй агаарын тээврийн хэсгүүдийг сэргээн босгох

Нэг том аэрохолбооны үйлдвэрлэгч нь коррозийн асуудлыг шийдэхийн тулд лазер цэвэрлэгээг ашилж эхлэхэд далавчийн хүрээний хаягдлын түвшингээ 92%-иар бууруулжээ. Энэ компани гадаргын нарийлт хэмжээг ISO 8501-3 стандартын шаардлагатай харьцуулахад бага буюу 1.6 микрометр Ra хэмжээнд байлгаж чаджээ. Энэ сайжруулалтаар жилд нь $2.8 миллион долларын хэсгийг хог хаягдалд хаяхгүйгээр хэмнэж байгаа юм. Мөн термал дурангийн тусламжтайгаар эмчилгээний үед температур зөвхөн 5 хэм Целсийн хэмжээнд нэмэгдсэн байна. Иймд нарийн давхаргатай материалыг хэт халалтаас хамгаалан бүхэл байдал нь хадгалагдсан.

Энэ төрлийн зохистой цэвэрлэгээ нь механик боловсруулалттай харьцуулахад материалын хаягдлыг 85%-иар бууруулдаг бөгөөд тогтвортой гадаргын бүтцийг бий болгодог тул таарсан наалтын наалтанд сайн нөлөө үзүүлж, хэсгийн үйл ажиллагааны нөхцөлийг уртасгадог.

Үйл ажиллагааны үр ашиг, автомжуулсан үйлдвэрлэлийн системд нэвтрүүлэх

Орчин үеийн үйлдвэрлэлийн орчинд интеграцлах үед лазерын цэвэрлэгээний төхөөрөмжүүд нь Industry 4.0 автомжуулалтын стандарттай нийцэх чадвараараа хэмжээлдэг үйл ажиллагааны давуу талыг санал болгодог.

ISO-д захирагдах гадаргуугийн цэвэрлэгээний нэгэн зүйл, давтагдах боломжтой үр дүнгүүдийг хангах

Автомжуулсан лазерын системүүд нь хүний операторуудын таамаглалыг арилгадаг бөгөөд материал дээр ажиллаж байгаанаас шалтгаалан квадрат сантиметр тутамд 2-оос 20 жоуль хүртэлх нарийвчилсан энерги болон 5-200 наносекунд хүртэлх импульсын цагийг програмчилж болно. Өнгөрсөн жилээс хойш Үйлдвэрлэлийг байнгын боловсруулах сэтгүүлд нийтэлсэн судалгаа нь лазерын үйл ажиллагааг ОЕЕ хяналтын программтай хослуулж эхэлснээр сонирхолтой зүйлийг харуулжээ. Үр дүн нь? Традикцтай гарын ажил болон зөөлөн аргуудтай харьцуулахад процессын тогтвортой байдал нь 22% буурчээ. Энэхүү тогтвортой байдал нь үйлдвэрлэлийн явцад тогтмол чанарын шалгалт хийхгүйгээр зөөлөн гадаргууг бэлтгэхэд ISO 8501-1 шаардлагыг хандахад тусалдаг.

Өндөр нэвтрүүлэгтэй үйлдвэрлэлийн шугамыг лазараар цэвэрлэх ажил автоматжуулах

Роботын интеграц нь лазерийн цэвэрлэгээний системүүд 10 м²/цаг хүртэл хурдтай боловсруулах боломжийг олгож, микрон түвшний нарийвчлалыг хадгалж байх боломжийг олгодог. Онцгой цаг алдалтыг автомашины угсралтын үйлдвэрт 39%-иар бууруулдаг технологийн нөлөөгөөр үйлдвэрийн автоматжуулалтын зах зээл 2034 онд 370 тэрбум ам.долларт хүрэхэд хүрэх боломжтой юм.

Эхний хөрөнгө оруулалт өндөр байсан ч урт хугацааны хэмнэлт

Лазерын систем нь уулзалтын зэврэлтийн тоног төхөөрөмжтэй харьцулахад 20-40 хувь өртөг дээртэй байдаг ч энэ нэмэлт зардал нь урт хугацаанд хэмнэлт орж ирнэ. Хамгийн том хэмнэлт нь зүгээр л абразив материалыг эсвэл уусгагч бодисыг тогтмол худалдан авах шаардлагагүй болох явдал юм. Түүнчлэн эдгээр системүүд энерги хэрэглээгээ 55-70 хувь бууруулдаг. Түүнээс биш 5 жилийн дотор компанийн мэдээнд засварын зардал нь механик элэгдэл бага үлдээснээр дөрөвний гурван хэсэгтэй тэнцэх хэмжээгээр буурч байна. Аэроустрийн үйлдвэрлэгчид энэ тооцоог эргэн тооцоолон баталж, онолын тооцооноос холой бодит ашигтай байдлыг харуулжээ.

Түгээмэл асуулт

Лазер цэвэрлэхэд сонгомол абляци гэж юу вэ?

Сонгомол аблация нь гадаргуугаас тодорхой материалыг зайлуулахын тулд лазерын технологийг ашиглан тодорхой долгионы урттай гэрлийг шингээх бөгөөд бусад хэсэгт нөлөөлөхгүйгээр хийгддэг процес юм.

Лазерын цэвэрлэгээ нь агаарын тээвэр, автомашины салбарт ямар ашиг тус үзүүлдэг вэ?

Лазерын цэвэрлэгээ нь үндсэн материалыг эвдэргүйгээр давхарга, бохирдлыг зайлуулахад илүү нарийн удирдлагыг хангана. Энэ нь нарийн туршилтыг нэмэгдүүлж, хаягдлыг бууруулж, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг сайжруулдаг тул агаарын тээвэр, автомашины салбарт онцгой ач холбогдолтой.

Лазерын цэвэрлэгээний элс шахалтын аргатай харьцуулахад орчин тойрны орчинд ямар ашиг тус үзүүлдэг вэ?

Элс шахалт нь их хэмжээний шархлаа үүсгэдэг бол лазерын цэвэрлэгээ нь хорт хаягдлыг бууруулж, химийн уусгагчийн шаардлагыг арилгаж, орчин тойрны хувьд илүү сайн байдаг.

Лазерын цэвэрлэгээ нь урт хугацаанд өртөг үр ашгийн хувьд тохиромжтой юу?

Эхний үед илүү өндөр зардал гардаг ч лазерын цэвэрлэгээ нь материал, энерги хэрэглээг бууруулж, үйлчилгээний зардлыг хэмнэж, үйл ажиллагааны үр ашгийг нэмэгдүүлэх замаар хугацааны турш мөнгө хэмнэнэ.