Ve tradiční výrobě bývá velice obtížné svařovat nepodobné materiály, jako je třeba kov se sklem. Zásadní problém je obvykle v tom, že takto nepodobné materiály mívají i rozdílné tepelné vlastnosti. Pokud byste přece jenom klasickým způsobem svařovali kov se sklem, tak brzy zapláčete nad skleněnými střepy.
Teď se to ale podstatně změní. Tým skotské Heriot-Watt University vyvinul průlomovou technologii, která právě takové doposud nemyslitelné věci dokáže. Třeba svařovat kov se sklem. Použili k tomu ultrarychlý laserový systém a průmyslová výroba by se podle všeho měla připravit na pořádnou revoluci.
Šéf společného centra pěti univerzit EPSRC Centre for Innovative Manufacturing in Laser-based Production Processes Duncan Hand a jeho spolupracovníci vyvinuli systém, který pálí do svařovaných materiálů nesmírně krátké pikosekundové pulsy infračerveného paprsku, jejichž působením se spojí jinak svařováním nespojitelné materiály. Tým Heriot-Watt University úspěšně svařil rozmanité optické materiály, jako je křemen, borosilikátové sklo nebo třeba safír s kovy jako je hliník, titan nebo nerezová ocel.
Nový výrobní proces by mohl proměnit celou řadu dosavadních postupů průmyslové výroby. Mohl by rovněž přinést nové pozoruhodné aplikace v leteckém a kosmickém průmyslu, obranných technologiích, optice nebo třeba v lékařské péči. Jak poněkud neskromně říká Hand, svařování kovu se sklem představuje velký pokrok v průmyslové výrobě a designu.
V současné době je sice možné jakž takž spojovat kov se sklem a podobné kombinace materiálů, na výsledek ale často nebývá příliš pěkný pohled. Dělá se to různými lepidly a finální výrobek podle toho vypadá. Práce s lepidlem není snadná a slepené části dělají často problémy. Použité lepidlo se také nezřídka postupně odpařuje a životnost takových spojů nebývá tím pádem nekonečná.
Jak funguje pikosekundové laserové svařování? Kovová a skleněná část se umístí k sobě. Pikosekundové pulzy infračerveného laseru procházejí optickým materiálem a vytvářejí velmi malé a zároveň velmi horké plošky mezi svařovanými materiály. Tyto plošky o velikosti pár mikronů mohou být napumpovány až megawattovou energií. V důsledku toho na rozžhavených ploškách vzniká mikroplazma, malý kousek plazmatu, který je obklopený ostře ohraničenou oblastí roztaveného materiálu.
Uvedeným procesem laserového svařování vznikají odolné sváry. Badatelé tyto sváry testovali v teplotách od mínus 50 °C do plus 90 °C a sváry zůstaly neporušené. Vše nasvědčuje tomu, že produkty pikosekundového laserového svařování obstojí v extrémních podmínkách. Nejspíš se brzy dočkáme praktických aplikací této pozoruhodné technologie.
Video: High power laser manufacturing & fibre optics | Dr Richard Carter | TEDx HeriotWattUniversity
Literatura
Heriot-Watt University 1. 3. 2019.