I. Põhimõte: energiaülekande oluline erinevus
Termiline töötleminetugineb materjali pinna kiireks kuumutamiseks suure energiatihedusega laserkiirte, põhjustades kohese sulamise või isegi aurustumise. Näiteks metallilehtede laserlõikamisel soojendab laser kohalikke materjale nende sulamistemperatuuril kõrgemal ja kõrgsurvegaasid (nt hapnik, lämmastik) puhub sula aine ära, et lõike lõpule viia. See meetod sooritab materjalid drastiliste faasimuutusteni (tahke-vedelik-gas), millel on olulised termilised toimed.
Külm töötlemine, põhineb "mittetermilisel sulamise" mehhanismil, tavaliselt kasutab ultrašort-impulsi lasereid (pikosekundi või femtosekundi taset). Nendel laserimpulssidel on äärmiselt lühikesed kestused, süstides soojuse difusiooni vältimiseks energiat nanosekunditesse. Näiteks pooljuhtide kiibide laseriga söövitamisel purustab laser otse molekulaarseid sidemeid, eemaldades materjalid tahkes olekus, ilma et see peaaegu ilma soojusegunemiseta, seetõttu mõiste "külm töötlemine".
Ii. Rakenduse stsenaariumid: täpsuse ja tõhususe vaheline kompromiss
Termiline töötlemine paistab silma paksude materjalide suure kiiruse, kuid madalama täpsusega stsenaariumide korral, näiteks paksude süsinikterase\/roostevabast terasest plaatide lõikamine, autokehade laserkeevitamine ja metalli pinna kustutamine. Selle suur kuumusega mõjutatud tsoon (HAZ) põhjustab siiski materjali deformatsiooni või omaduste muutusi, muutes selle soojustundlike materjalide (nt plast, kummid) jaoks sobimatuks.
Külm töötlemine domineerib täppismehhanismil oma minimaalse Haziga. See kehtib kõvade raskuste materjalide (klaas, keraamika), mikroaugu töötlemise peene lõikamise kohta painduvate vooluahelate ja rakutaseme toimingute jaoks biomeditsiinilistel väljadel. Näiteks kujundavad femtosekundid laserid sarvkesta kudesid silmaoperatsioonides, kahjustamata ümbritsevaid rakke, tagades ohutuse ja operatsioonijärgse mõju.
Iii. Seadmed ja kulud: tehnilised künnised ja investeerimis erinevused
Termiline töötlemine kasutab pidevaid laineid või pika impulsi lasereid (nt co₂ laserid, kiudained), millel on küpsed tehnoloogiad, madalamad seadme kulud ja hõlpsasti hooldus-ideaalsed suuremahulised tööstusliku tootmise jaoks. Termiliste moonutuste vähendamiseks on sageli sageli vaja täiendavaid jahutusseadmeid ja deformatsiooni korrigeerimise etappe.
Külm töötlemine tugineb ultrašort-impulsi laseritele, millel on kõrged tehnilised künnised (kulutavad kümneid kordi rohkem kui soojusseadmeid) ning ranged nõuded optilise tee stabiilsuse ja impulsi juhtimise jaoks. Ka hoolduskulud on suuremad. Kuid tehnoloogiliste edusammude korral muutuvad külma töötlemise seadmed tõhusamaks, vähendades ühiku töötlemiskulusid.
IV. Tulevased suundumused: integratsioon ja innovatsioon
Kuna tootmine nihkub ülitäpse ja intelligentsuse poole, lähenevad külm ja termiline töötlemine pigem kui konkureerivad. Näiteks võib termiline töötlemine läbi viia kõigepealt kiire töötlemise, millele järgneb külm töötlemine pinna viimistluseks; või komposiitlaserseadmed integreerib mõlemad režiimid täiendavate eeliste saamiseks. Vahepeal tõukavad tekkivad uued materjalid (nt grafeen, nanokomposiidid) pidevat uuendusi mõlemas tehnoloogias, laiendades lasertöötlemise rakenduste piire.
Ükskõik, kas efektiivsusele keskendunud "termiline töötlemine" või täpsusele orienteeritud "külmtöötlus", moodustavad need koos kogu lasertöötlemise süsteemi. Protsessi valimisel peaksid ettevõtted põhjalikult hindama materiaalseid omadusi, täpsusnõudeid ja kulude eelarvet, et maksimeerida lasertöötlemise tehnilisi eeliseid.
--- Brian ---