Lasermikrotyöstö
Välimäki, Kalle (2022)
2022
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-05-04
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202204263642
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202204263642
Tiivistelmä
Tämä kandidaatintyö on kirjallisuusselvitys lasermikrotyöstöstä. Työn tarkoituksena on tutustua lasermikrotyöstön aihepiiriin, sen teoriaan, tekniikkaan sekä pulssilasertyöstöön. Lasermikrotyöstö on aiheena laaja, joten teksti käsittelee teoriaa vain pintapuolisesti eikä kerro lasermikrotyöstön kaikista osa-alueista kandidaatintutkielman suppeuden vuoksi.
Tutkimusmenetelmänä on kirjallisuusselvitys. Pulssilasertyöstön teoriaa sekä mikrolasertyöstössä käytettyjä tekniikoita ja komponentteja esitellään usean eri lähteiden vuoropuheluna. Lasermikrotyöstökoneen rakenne esitellään hyödyntäen edellä mainittua teoriaa. Koneen toiminnasta kerrotaan kirjoittajan omana pohdintana, johon on lisättynä muita lähteitä. Työtä täydentävät eri valmistajilta esitellyt lasermikrotyöstökoneet sekä laserit, joiden käytännön toiminta voidaan pohjauttaa aiemmin esiteltyyn teoriaan ja täten esiteltyä teknologiaa voidaan arvioida.
Työssä keskitytään pääosin pulssilasertyöstöön, jossa laserin pulssiaika on femtosekunnin tai pikosekunnin kestoinen suuruusluokaltaan. Laserpulssin aiheuttaman korkean energiaintensiteettitason seurauksena työstökappaleen pinnalta poistuu materiaalia. Lasermikrotyöstökoneessa laserpulssin ominaisuuksia voidaan optimoida kullekin työstettävälle materiaalille optimaaliseksi työssä esitellyillä komponenteilla, kuten harmonisilla generaattoreilla, attenuaattorilla, polarisaattorilla, säteen muokkaimella tai linsseillä. Kone voi käyttää työstöön erilaisia tekniikoita, kuten maskitekniikkaa tai suoraa kirjoittamista. Työssä on esiteltynä molempia tekniikoita hyödyntävät lasermikrotyöstökoneet. Femtosekunnin lasereilla voidaan työstää myös läpinäkyvän kappaleen sisäpuolta, jolloin esimerkiksi kiinteän lasikappaleen sisäpuolen taitekerrointa voidaan muuttaa tai sen sisälle voidaan tehdä onttoja 3D-rakenteita.
Tutkielman lopussa päädyttiin tulokseen, että lasermikrotyöstökoneet vastaavat hyvin nykymaailman haasteisiin. Lasermikrotyöstön ominaisuuksien, kuten modulaarisuuden, tarkkuuden, päästöttömyyden ja hinnan seurauksena näistä koneista on tullut arvokas osa tuotantoketjua.
Tutkimusmenetelmänä on kirjallisuusselvitys. Pulssilasertyöstön teoriaa sekä mikrolasertyöstössä käytettyjä tekniikoita ja komponentteja esitellään usean eri lähteiden vuoropuheluna. Lasermikrotyöstökoneen rakenne esitellään hyödyntäen edellä mainittua teoriaa. Koneen toiminnasta kerrotaan kirjoittajan omana pohdintana, johon on lisättynä muita lähteitä. Työtä täydentävät eri valmistajilta esitellyt lasermikrotyöstökoneet sekä laserit, joiden käytännön toiminta voidaan pohjauttaa aiemmin esiteltyyn teoriaan ja täten esiteltyä teknologiaa voidaan arvioida.
Työssä keskitytään pääosin pulssilasertyöstöön, jossa laserin pulssiaika on femtosekunnin tai pikosekunnin kestoinen suuruusluokaltaan. Laserpulssin aiheuttaman korkean energiaintensiteettitason seurauksena työstökappaleen pinnalta poistuu materiaalia. Lasermikrotyöstökoneessa laserpulssin ominaisuuksia voidaan optimoida kullekin työstettävälle materiaalille optimaaliseksi työssä esitellyillä komponenteilla, kuten harmonisilla generaattoreilla, attenuaattorilla, polarisaattorilla, säteen muokkaimella tai linsseillä. Kone voi käyttää työstöön erilaisia tekniikoita, kuten maskitekniikkaa tai suoraa kirjoittamista. Työssä on esiteltynä molempia tekniikoita hyödyntävät lasermikrotyöstökoneet. Femtosekunnin lasereilla voidaan työstää myös läpinäkyvän kappaleen sisäpuolta, jolloin esimerkiksi kiinteän lasikappaleen sisäpuolen taitekerrointa voidaan muuttaa tai sen sisälle voidaan tehdä onttoja 3D-rakenteita.
Tutkielman lopussa päädyttiin tulokseen, että lasermikrotyöstökoneet vastaavat hyvin nykymaailman haasteisiin. Lasermikrotyöstön ominaisuuksien, kuten modulaarisuuden, tarkkuuden, päästöttömyyden ja hinnan seurauksena näistä koneista on tullut arvokas osa tuotantoketjua.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8907]