Studies

T 008 Medžiagų inžinerija / Materials Engineering
dr. Mindaugas Gedvilas ✉

 

  

Aktualumas: lazerinis metalo lakštų pjovimas panaudojant lazerio spinduliuotę, pastarąjį dešimtmetį rado labai platų taikymo spektrą, pradedant nuo storų lakštų pjovimo panaudojant kW galios lazerius iki precizinio mikro-komponentų pjovimo panaudojant ultratrumpų impulsų lazerius. Tokios tiksliai išpjautos mikrodetalės plačiai naudojamos mechaninių laikrodžių pramonėje, kodinių liniuočių metrologijai gamyboje, mikroelektromechaninėse ir mikroelektroninėse sistemose (MEMS).

Mokslinis naujumas: mokslinėje literatūroje yra gerai teoriškai tiek eksperimentiškai aprašyta naši lazerinė abliacija ir našus lazerinis frezavimas, bei egzistuoja torinis našios lazerinės abliacijos ir frezavimo modeliai, kurie gerai sutampa su eksperimentiniais rezultatas ir leidžia optimizuoti lazerinės abliacijos procesą maksimaliai medžiagos pašalinimo spartai, tačiau vis dar yra labai ribotas teorinis supratimas apie greitą lazerinį pjovimą panaudojus ultratrumpus impulsus. Lazerinis metalinių plokštelių pjovimas mokslinėje literatūroje dar mažai ištyrinėtas, todėl tai visiškai nauja ir labai mažai išnagrinėta mokslo ir technologijų sritis kurioje dar yra labai daug nežinomųjų. Reikalinga išsami fizikinių procesų, kurie nulemia optimalų lazerio energijos panaudojimą, analize proceso optimizavimui maksimaliam plokštelės pjovimo greičiui.

Perspektyvumas: Siūlomo disertacinio darbo tikslas ištirti metalo plokštelių greito lazerinio pjovimo ypatumus metalo paviršiuje panaudojant ultratrumpų impulsų lazerinę spinduliuotę. Tai labai perspektyvi mokslo ir technologijų sritis, kadangi supratus pagrindinius teorinius mechanizmus apie greitą lazerinį pjovimą, bus galima ir eksperimentiškai optimizuoti procesą ir dideliu greičiu pjaustyti metalo plokšteles bei tiksliai formuoti mikro-mechaninus komponentus. To išeigoje bus kelis kartu paspartintas lazerinio pjovimo procesas bei pagerinta kokybė, kas atpigins precizinio lazerinio pjovimo lazerinę technologiją.

 

 

Relevance: Laser cutting of metal sheets using laser radiation has found a very wide range of applications in the last decade, ranging from the cutting of thick sheets using kW lasers to the precision cutting of micro-components using ultra-short pulse lasers. Such precision-cut micro-components are widely used in the mechanical watch industry, in the production of code rulers for metrology, and in microelectromechanical and microelectronic systems (MEMS).

Scientific novelty: High-performance laser ablation and high-performance laser milling have been well described in the scientific literature both theoretically and experimentally, and there are theoretical models of efficient laser ablation and milling that agree well with experimental results and allow optimization of the laser ablation process for maximum material removal rate, but there is still a very limited theoretical understanding of high-speed laser cutting using ultra-short pulses. Theoretical aspects of laser cutting of metallic plates have not yet been explored much in the scientific literature and is therefore a completely new and very under-researched area of science and technology with many unknowns. A detailed analysis of the physical processes that determine the optimum use of laser energy is needed to optimize the process for maximum plate-cutting speed.

Prospective: The proposed thesis aims to investigate the characteristics of high-speed laser cutting of metal plates using ultra-short pulsed laser radiation. This is a very promising area of science and technology, as an understanding of the basic theoretical mechanisms of high-speed laser cutting will allow the experimental optimization of the process and the high-speed cutting of metal plates, and the precise shaping of micro-mechanical components. This will result in several times faster laser-cutting processes and improved quality, which will make precision laser-cutting laser technology cheaper.