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Una piattaforma tecnologica basata sul laser accelera lo sviluppo di superfici funzionali

Un’iniziativa sostenuta dall’UE ha sviluppato una piattaforma tecnologica basata sul laser che soddisfa la crescente domanda di prodotti accessibili con nuove prestazioni di superficie.

Tecnologie industriali

Strutture superficiali di ispirazione biologica offrono un potenziale commerciale significativo per la progettazione di superfici funzionalizzate che rispondano alle esigenze dell’industria. Superfici con caratteristiche topografiche controllate possono generare prodotti con funzionalità specifiche, quali proprietà antibatteriche e autopulenti, riduzione dell’attrito e funzioni di sicurezza ottica. Oggi è necessario produrle in serie e a basso costo. Lo sviluppo di sorgenti di laser ultracorti ad alta potenza soddisferà questa crescente richiesta di prodotti economici con nuove prestazioni di superficie.

Alta resa

Gli scienziati sostenuti dal progetto LAMPAS, finanziato dall’UE, hanno raggiunto i parametri prefissati di un sistema laser ultraveloce di classe kilowatt. Il laser a impulsi sviluppato ha superato 1,5 kW di potenza ottica media ed è entrato in funzione a una potenza di picco di classe gigawatt nelle prove di collaudo. Ha mostrato una qualità del fascio nel modo fondamentale a una lunghezza d’onda di 1 μm nel vicino infrarosso. Inoltre, gli scienziati integreranno un sistema dimostrativo in una macchina destinata alla microlavorazione laser industriale di superfici in metri quadrati di dimensioni superiori. TRUMPF, una società di produzione di macchine industriali coinvolta nel progetto, ha presentato il laser in occasione della conferenza Advanced Solid State Lasers nell’ottobre 2021. Con sede in Germania, è uno dei maggiori fornitori mondiali di macchine utensili. In base a una notizia pubblicata sul sito web di «Photonics Media», «il sistema è stato messo in funzione a una potenza media di 300 W, cui ha fatto seguito una fase di innesco del laser a disco sottile che fornisce un’amplificazione più che quintuplicata.» «Il modulo amplificatore multipasso a disco sottile, compatto ed efficiente rappresenta una svolta tecnologica in termini di robustezza», ha spiegato il nuovo comunicato. «La grande area del disco permette di generare una potenza di picco massima senza la necessità di una post-compressione temporale degli impulsi, la cui durata è regolabile tra 3 e 10 ps tramite front-end. Una larghezza di banda spettrale stretta inferiore a 1 nm è ideale per la configurazione di interferenza del laser diretto. La catena di amplificatori lineari consente un’elevata flessibilità, compresa la funzionalità burst così come l’intera potenza media di 1,5 kW su una vasta gamma di frequenze di ripetizione tra 375 kHz e 5 MHz, compatibile con gli scanner veloci.»

Produzione a basso costo

Il migliorato livello di produttività del laser dovrebbe ridurre considerevolmente le spese di trasformazione per componente, rendendo le nuove applicazioni economicamente sostenibili. Inoltre, accelererà la produzione di superfici funzionalizzate per applicazioni quali elettrodomestici, imballaggi farmaceutici, macchinari industriali, impianti e strumenti medici, processi di trasformazione alimentare, attrezzature sportive, finiture di mobili e stoccaggio dell’energia. LAMPAS (High throughput Laser structuring with Multiscale Periodic feature sizes for Advanced Surface Functionalities) si propone di rafforzare il potenziale della strutturazione laser per la progettazione di superfici recentemente funzionalizzate, migliorando così l’efficienza, la flessibilità e la produttività del processo. Ciò fornirà proprietà anti-impronta, antibatteriche, anti-attrito e anti-incrostazione nonché finiture decorative, superfici facili da pulire, marcatura anti-contraffazione e caratteristiche anti-ghiaccio. In definitiva, il progetto dovrebbe fornire all’industria europea una tecnologia economica e robusta per produrre un’ampia varietà di superfici funzionali. Il progetto si concluderà nel giugno 2022. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto LAMPAS

Parole chiave

LAMPAS, laser, superficie, superficie funzionale, amplificatore

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