لقد تغلغلت تقنية المعالجة بالليزر تدريجيًا في قطاع التصنيع الصناعي، وأصبحت تقنية حديثة تحظى باهتمام واسع. حاليًا، تُستخدم هذه التقنية بشكل رئيسي في تصنيع الأجزاء المعدنية، حيث تمثل أكثر من 85% من تطبيقات معالجة المواد بالليزر، بينما تتوزع النسبة المتبقية البالغة 15% على منتجات الخشب والورق، والأقمشة والجلود، والألياف، والبلاستيك، والزجاج، وأشباه الموصلات، وغيرها من المنتجات غير المعدنية. تُظهر نطاقات الأطوال الموجية المختلفة لليزر امتصاصًا وكفاءةً متفاوتة للمواد المختلفة، أي أنه بالنسبة لخصائص معينة للمواد، يمكن دائمًا إيجاد نوع من الليزر يتميز بأعلى معدل امتصاص، وهو الأنسب للمعالجة.
في الوقت الراهن، تم استكشاف تقنية معالجة المواد المعدنية بالليزر بشكل كامل، بما في ذلك القطع واللحام والتكسية والتنظيف. أما نقطة النمو الرئيسية القادمة، فستكون معالجة المواد غير المعدنية بالليزر، وخاصة الزجاج والبلاستيك والخشب والمنتجات الورقية، وهي من أكثر أنواع المواد شيوعًا في الحياة اليومية والصناعة. ويُعدّ البلاستيك مثالًا بارزًا على ذلك، إذ تتنوع خصائص تشكيله وتشكيله، مما يجعله مناسبًا للعديد من الأجزاء الصناعية والسلع اليومية، وله تطبيقات واسعة النطاق. ومع ذلك، لا تزال مشكلة وصل البلاستيك قائمة منذ فترة طويلة دون حل مُرضٍ.
عملية وصل البلاستيك: يتميز البلاستيك بخاصية اللدونة الحرارية الجيدة، لذا عند الحاجة إلى وصله، يصبح ليناً عند تسخينه موضعياً، مما يسهل عملية الوصل. إلا أن كفاءة وجودة الوصل تختلف اختلافاً كبيراً باختلاف طرق الوصل. توجد حالياً عدة طرق رئيسية لوصل الأجزاء البلاستيكية: أولها استخدام معجون الغراء التقليدي. غالباً ما يكون للغراء الصناعي رائحة كريهة، بل وقد ينتج مواد سامة مثل الفورمالديهايد، مما لا يفي بمتطلبات حماية البيئة. ثانيها استخدام أدوات التثبيت، مثل المشابك الجاهزة على قطعتين بلاستيكيتين، والتي يسهل إزالتها، أو ربط القطعتين معاً بالبراغي. ثالثها استخدام اللحام الحراري، بما في ذلك اللحام بالحث، واللحام بالصفيحة الساخنة، واللحام بالغاز الساخن، واللحام الاحتكاكي بالاهتزاز، واللحام بالموجات فوق الصوتية، واللحام بالليزر. يُعد الوصل بين أدوات التثبيت أمراً ضرورياً، ويُستخدم عادةً لقطعتين بلاستيكيتين لا تُشكلان وصلة دائمة. أما الوصل الحراري، فهو عادةً وصلة دائمة بين البلاستيك. تتسم عملية اللحام بالصفائح الساخنة بكفاءة منخفضة للغاية، ودقة غير كافية، ومستوى أتمتة محدود. حاليًا، يُعدّ اللحام الاحتكاكي الاهتزازي واللحام بالموجات فوق الصوتية الأكثر استخدامًا، وتتراوح تكلفة المعدات اللازمة لهما بين عشرات الآلاف من اليوانات للقطعة الواحدة، مما يجعلهما مناسبين للإنتاج بكميات كبيرة. مع ذلك، يُصدر اللحام بالموجات فوق الصوتية ضوضاءً، كما أن حجم قطعة العمل محدود، وعرضة لظهور سطح غير متجانس للحرارة، فضلًا عن أخطاء في اللحام. في المقابل، بدأ لحام البلاستيك بالليزر بالظهور تدريجيًا، ليحظى باهتمام صناعة البلاستيك.
لحام البلاستيك بالليزر: هو تقنية تستخدم الطاقة الحرارية لليزر لربط أجزاء البلاستيك الحراري بشكل دائم. قبل اللحام، يجب تطبيق قوة خارجية مناسبة لتثبيت المنطقة بين الجزأين المراد لحامهما، وضبط طول موجة ليزر الأشعة تحت الحمراء القريبة بما يتناسب مع مادة الأجزاء. يخترق الليزر الجزء الأول أولاً، ثم يمتصه الجزء الثاني ويحوله إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى صهر سطح التلامس بين الجزأين وتشكيل منطقة اللحام وإتمام عملية اللحام. يتميز لحام البلاستيك بالليزر بالكفاءة العالية، والتحكم الآلي الكامل، والدقة العالية، وإحكام اللحام الجيد، وصلابة اللحام، وتقليل الضرر الذي يلحق بالأجزاء البلاستيكية، وانعدام الضوضاء والغبار، مما يجعله عملية لحام مثالية. من بين المشاكل الحالية في لحام البلاستيك بالليزر: أولاً، ارتفاع تكلفة المعدات نسبياً مقارنةً بالعمليات التقليدية؛ ثانياً، صعوبة اللحام الناتجة عن امتصاص الليزر بين ألوان البلاستيك المختلفة، وخاصةً الطبقات العلوية والسفلية من البلاستيك الشفاف، ولكن يمكن في المستقبل استكشاف استخدام الطلاءات للمساعدة في امتصاص الليزر. ثالثًا، لا يزال البحث في سيناريوهات التطبيق المختلفة، والتحميل والتفريغ، والتثبيت والأتمتة في لحام البلاستيك بالليزر غير كافٍ.
نظريًا، يُمكن تطبيق لحام البلاستيك بالليزر في جميع الصناعات المتعلقة بوصلات البلاستيك، ولا تزال هذه التقنية في مراحلها الاستكشافية الأولية. تُستخدم هذه التقنية في الأجزاء البلاستيكية للسيارات، والأجهزة الطبية، والأجهزة المنزلية، والإلكترونيات الاستهلاكية، وغيرها. في مجال السيارات، تُستخدم آلة لحام البلاستيك بالليزر بتقنية اللحام شبه المتزامن في لحام أجسام الصمامات المركبة، ولحام أجسام صمامات الفحص، ولحام لوحات عدادات السيارات. أما آلة لحام البلاستيك بالليزر بتقنية اللحام المحيطي المتسلسل، فتُستخدم في جميع أنواع خطوط الوقود والوصلات البلاستيكية، بالإضافة إلى لحام مصدات السيارات الفاخرة، وأضواء الترحيب، ومراوح التيار الدوامي، والمصابيح الخلفية، وفواصل الزيت والغاز، وغيرها. كما يُمكن استخدام لحام البلاستيك بالليزر في كاميرات السيارات بزاوية 360 درجة، ورادار السيارات، وأقفال الأبواب الأوتوماتيكية، وأجهزة التحكم الإلكترونية في مواقف السيارات، وشاشات العرض الأمامية، وغيرها، مما يُتيح الحصول على جودة عالية للمنتجات بتكلفة اقتصادية.
في مجال الأجهزة الطبية، يُستخدم لحام البلاستيك بالليزر لإغلاق ولحام الأجهزة التي تتطلب معايير نظافة عالية، مثل وصلات الخراطيم الطبية، وأجهزة تحليل الدم، وأجهزة السمع، ووصلات المناظير، وخزانات ترشيح السوائل. أما في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، فيُمكن استخدام لحام البلاستيك بالليزر في لحام أحزمة الساعات وتغليف نظارات الواقع الافتراضي، مما يُحقق مظهرًا أنيقًا وقوة لحام عالية. كما يُستخدم لحام البلاستيك بالليزر في أجزاء الهواتف المحمولة (الهيكل، وقاعدة سماعة الرأس، وقاعدة منفذ USB)، والفأرة، والمستشعرات، وغيرها. وقد بدأت بعض الشركات بتطبيق هذه التقنية في لحام تغليف البطاريات.
تاريخ النشر: 27 مارس 2023
