METAL CUTTING
12
Hướng Dẫn Gia Công Kim Loại 2025
Picture for illustrative purpose only.
ĐƯỜNG SÁNG TINH VI: VI LAZE VI MẠCH VÀ SỰ TRỖI DẬY CỦA SẢN XUẤT CHÍNH XÁC THẾ HỆ MỚI Khi quy mô sản xuất thu nhỏ xuống mức vi mô, thậm chí nano, các quy trình gia công truyền thống bắt đầu gặp khó khăn trong việc duy trì độ chính xác, độ sạch và hiệu suất cần thiết. Vi laze – dựa trên công nghệ xung siêu ngắn, kỹ thuật chùm xung và khả năng tích hợp máy móc tinh vi – đang nổi lên như nền tảng cốt lõi của sản xuất tiên tiến. Bài viết này khám phá các nguyên lý vật lý làm nên sự khác biệt của chúng, bối cảnh công nghiệp toàn cầu và khu vực châu Á – Thái Bình Dương, các doanh nghiệp chủ chốt trong lĩnh vực này, cùng những ngành công nghiệp đầy tiềm năng nơi việc ứng dụng vi laze đang tăng tốc mạnh mẽ.
và phân tử bị bật ra trực tiếp, để lại bề mặt sạch gần như không có tổn hại lan truyền. Một bước tiến khác đến từ kỹ thuật chùm xung (burst engineering). Thay vì một xung đơn lẻ, hệ thống phát ra một gói xung liên tiếp ở tần số megahertz, thậm chí gigahertz. Phương pháp “chùm trong chùm” này thay đổi cách vật liệu hấp thụ năng lượng, giúp tăng hiệu suất bóc tách, cải thiện độ nhẵn bề mặt, và giảm thiểu vi nứt. Các vật liệu như sapphire, kính, hay các lá kim loại nhiều lớp — vốn dễ hư hại khi xử lý bằng xung đơn — nay có thể được gia công ổn định với độ tin cậy công nghiệp. Đối với các vật liệu giòn và trong suốt, một hiện tượng liên quan — tự tạo sợi quang (filamentation) — đã mang tính đột phá. Bằng cách hội tụ các xung theo một đường hẹp xuyên qua khối kính hoặc sapphire, laze tạo ra chuỗi biến đổi vi mô bên trong vật liệu. Khi được tách đúng kỹ thuật, kết quả là cạnh cắt nhẵn, không sứt mẻ, đạt tốc độ cao — chính là công nghệ cho phép cắt hàng loạt kính cong của điện thoại thông minh và thiết bị đeo thông minh ngày nay. Ngoài việc cắt và khoan, laze siêu nhanh còn được ứng dụng trong xử lý bề mặt ở cấp vi mô và nano. Bằng cách tinh chỉnh mật độ năng lượng (fluence), chúng tạo ra các cấu trúc tuần hoàn thay đổi cách bề mặt tương tác với chất lỏng, ánh sáng hoặc vật liệu khác. Những cấu trúc này có thể cải thiện khả năng thấm của điện cực pin, thay đổi ma sát trong các hệ cơ khí, hoặc điều chỉnh tính quang học của cảm biến. Tiềm năng của công nghệ này vượt xa việc chỉ “loại bỏ vật liệu” — mà mở rộng sang kỹ thuật chức năng bề mặt (functional engineering) của tương lai. Ứng dụng và quy trình đang tái định hình ngành công nghiệp Vi laze ngày nay không còn là một công nghệ đơn lẻ phục vụ cho vài tác vụ hạn chế. Thay vào đó, chúng đã trở thành một hệ sinh thái quy trình được tùy biến cho nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau. Một trong những ứng dụng nổi bật nhất là gia công vi mô siêu nhanh (ultrafast micromachining). Trong lĩnh vực này, kim loại, polymer, gốm và các vật liệu bán dẫn hợp chất được cắt, khoan hoặc khắc với độ chính xác ở cấp micron. Các stent y tế với hình dạng phức tạp được gia công mà không có ba via hay gờ sắc. Các wafer bán dẫn, gồm nhiều lớp màng mỏng nhạy cảm, có thể được bốc bay chọn lọc mà không làm ảnh hưởng đến lớp nền bên dưới. Cắt và tăng cường độ bền cho kính là một lĩnh vực khác nơi
Bối cảnh: Một thị trường được định hình bởi xu hướng thu nhỏ thiết bị Ngành công nghiệp hiện đại đang bị kẹt giữa hai lực kéo đối nghịch. Một mặt, các thiết bị ngày càng trở nên nhỏ gọn, nhẹ hơn và mỏng hơn — từ các bộ cấy y sinh, thiết bị vi lưu, cho tới thế hệ màn hình hiển thị mới. Mặt khác, chính vật liệu lại ngày càng khó gia công hơn: gốm siêu cứng, thủy tinh giòn, polymer tương thích sinh học, và các cấu trúc bán dẫn đa lớp. Những công cụ truyền thống — như dao cắt cơ khí, chất ăn mòn hóa học, hay thậm chí laze xung dài — đều gặp khó trong việc cắt, tạo hình hoặc khoan các vật liệu này mà không gây ra ba via, vi nứt hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt, những yếu tố làm suy giảm độ toàn vẹn của sản phẩm cuối cùng. Công nghệ vi laze ra đời để lấp đầy khoảng trống đó. Với các xung siêu ngắn ở thang femto giây hoặc pico giây, năng lượng được truyền vào vật liệu nhanh hơn tốc độ lan tỏa của nhiệt, tạo ra hiện tượng mà các kỹ sư gọi là “bốc bay lạnh” (cold ablation). Vật liệu bị loại bỏ trực tiếp mà không để lại mép nóng chảy, mảnh vụn hay vết nứt ứng suất. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị mà độ tin cậy là yếu tố không thể thỏa hiệp: như stent cấy trong cơ thể người, linh kiện điện tử màng mỏng nơi cả tấm panel phụ thuộc vào từng chi tiết, hay các linh kiện mức wafer mà chỉ một micron sai lệch cũng có thể làm hỏng toàn bộ sản phẩm. Điểm đặc biệt của thời điểm hiện tại là các laze siêu nhanh — vốn từng chỉ có trong phòng thí nghiệm nghiên cứu — nay đã trưởng thành thành những “cỗ máy” công nghiệp thực thụ. Công suất trung bình đã tăng từ vài watt lên hàng trăm, thậm chí đạt tới cấp kilowatt trong các hệ thống sản xuất. Các kỹ thuật điều khiển chùm xung cho phép nhà sản xuất tinh chỉnh cách năng lượng được phân bố, trong khi các tiến bộ về tạo hình chùm tia và quang học quét đã biến lý thuyết quang học laze thành năng suất công nghiệp thực tế. Đối với khu vực Đông Nam Á và rộng hơn là châu Á – Thái Bình Dương, nơi các ngành công nghệ đóng gói tiên tiến, màn hình hiển thị và thiết bị y sinh đang phát triển mạnh, những bước tiến này đến vào thời điểm vô cùng thích hợp. Nguyên lý vật lý tạo nên sự khác biệt của vi laze Trọng tâm của công nghệ này nằm ở nguyên lý truyền năng lượng xung siêu ngắn. Các xung femto giây và pico giây tương tác với vật liệu trước khi các phonon — tức các hạt mang năng lượng nhiệt — kịp khuếch tán nhiệt ra xung quanh. Kết quả là vật liệu bị bốc bay (ablation) thay vì nóng chảy: các nguyên tử
Made with FlippingBook - Online catalogs