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Hoy os hablamos de una de las aplicaciones más extendidas industrialmente en el ámbito de la tecnología láser: la Microperforación láser. Puede que no os hayáis dado cuenta, pero muchos de los objetos que usamos habitualmente se encuentran microperforados para hacernos la vida un poco más cómoda, más adelante veréis algunos ejemplos que os sorprenderán.
Las aplicaciones de la Microperforación Láser no paran de aumentar día a día, y con la mejora constante de los equipos y de la técnica, se espera que esta tendencia siga manteniéndose durante los próximos años.
A continuación, os explicamos en más detalle qué es, tipos que hay, sus aplicaciones y sus beneficios.
¿Qué es?
La Microperforación Láser consiste en la realización de agujeros pasantes de muy pequeño tamaño en diversas láminas, films, chapas o placas, utilizando como método de perforación la energía aportada por una fuente láser. Dichos agujeros pueden llegar a ser de hasta 5 micras de diámetro, pero el límite actual de las aplicaciones industriales suele estar en diámetros de 50 micras, equivalente al grosor medio de un pelo humano.
Cabello humano Diámetro 50 micras
Film plástico con alta densidad con microperforaciones de 50 micras
La tecnología láser, como ya hemos comentado en otras ocasiones, con las aplicaciones de limpieza, marcado, o microestructuración en molde, se fundamenta en la acumulación de luz focalizada en un punto del espacio muy pequeño. Esta acumulación de energía es tan grande que puede vaporizar materiales tales como polímeros, metales e incluso cerámicas, y a la vez se hace de una forma tan controlada y en un punto tan pequeño, que permite realizar microperforaciones de una calidad dimensional muy buena sin afectar de manera negativa al material de alrededor.
Tipos de Microperforación Láser
Si bien hemos explicado qué es la microperforación láser, hay que puntualizar que no todas las microperforaciones láser son iguales. La técnica usada variará en función del diámetro del agujero, del espesor de la capa a perforar, del material y de la geometría de agujero que deseemos. Los tipos de microperforación más comunes son los siguientes:
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Pulso único
Cuando el espesor de la capa a perforar es bajo, se puede usar un láser con la potencia y diámetro de spot adecuado para conseguir atravesar el material en un único pulso del láser. De esta forma se obtiene la perforación con las características deseadas, obteniendo una alta productividad y velocidad de perforación.
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Percusión
Cuando el espesor de la capa es elevado, el material absorbe poca energía, o el láser no tiene la suficiente potencia para poder perforar la capa en un pulso único, se recurre a la percusión. Este método consiste en lanzar varios pulsos en el mismo punto para ir eliminando material de la superficie hasta conseguir perforarlo.
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Trepanación
Este método está indicado para microperforaciones de gran tamaño, mayores que el propio diámetro del spot láser. En estos casos, se recorre el diámetro del agujero moviendo el haz láser para conseguir perforarlo. Explicado de forma sencilla, sería como tratar de recortar un círculo con un punzón, haciendo muchos agujeros. Esta es la técnica usada también para el corte convencional mediante láser.
Hay que decir que todas estas técnicas afectan a cómo se procesa la microperforación, pero no afectan a la geometría interna de los agujeros, que de por sí son cónicos. De hecho, esto se debe a que el láser se focaliza en un punto del espacio, pero conforme se aleja de dicho punto, el haz aumenta su diámetro. Debido a este fenómeno, la cara de incidencia del láser suele tener un diámetro de agujero mayor que la cara posterior. Para la mayoría de las aplicaciones esta diferencia no es relevante, pero para las aplicaciones en las que esto es un factor importante, se pueden usar equipos ópticos especializados que alarguen el punto focal para conseguir agujeros cilíndricos en vez de cónicos.
Cara de incidencia
Cara posterior
Aplicaciones de la Microperforación Láser
Las aplicaciones de este tipo de técnica son muy variadas y abarcan casi todos los sectores, desde los típicamente más industriales como la automoción o la aeronáutica, hasta la sanidad y la alimentación, pasando por los bienes de consumo y la defensa.
A continuación, os explicamos algunos ejemplos concretos de aplicaciones que se usan dependiendo del tipo de material:
- Polímeros: el uso de la microperforación láser en films de plástico en el sector del packaging para realizar abrefáciles está ampliamente extendido, mientras que, en el sector de la alimentación, se usa para prolongar la vida de los productos perecederos como las frutas y verduras generando atmósferas controladas. Una de las aplicaciones menos extendidas sin embargo es la microperforación de plástico rígido, que puede servir para realizar puntos de luz invisibles que se hagan visibles al hacer pasar una luz a través de ellos. Podéis ver en este Proyecto que realizamos, una aplicación para aportarle permeabilidad gaseosa a un film sin que pasaran líquidos o sólidos.
Pieza rígida de plástico microperforada
Microperforado alimentario de atmósfera controlada
Film plástico microperforado
- Metal: las principales aplicaciones en los sectores más industriales han sido hasta la fecha para realizar inyectores de turbinas o automóviles, y en el sector sanitario, para fabricar material médico, donde se necesita una gran precisión y dimensiones muy pequeñas. Sin embargo, las aplicaciones son muchas, como la de nuestro Proyecto de sustitución de un mecanizado convencional mediante prensa.
Chapa metálica microperforada
Placa de acero inoxidable microperforada
Beneficios
La Microperforación Láser cuenta con múltiples ventajas, pero aquí os resumimos algunas de ellas:
- Tamaño de agujero mínimo, sólo alcanzable con esta técnica, debido a las distintas configuraciones ópticas disponibles.
- No necesita consumibles y es respetuoso con el medio ambiente, al no generar residuos.
- Capacidad de perforar cualquier material si se escoge el láser adecuado.
- Posibilidad de hacer agujeros muy juntos de gran precisión sin colapso del material circundante.
- Velocidad de perforación rápida, apta según la aplicación para procesos en línea sin necesidad de parar las piezas.
¿Cómo realizar un Proyecto de Microperforación Láser?
En primer lugar, hay que definir el diámetro y la separación de las microperforaciones que necesitamos para nuestra aplicación, ya sea dejar pasar luz o gas. En función de este diámetro y del material del sustrato, se seleccionará el tipo de láser, potencia y la óptica necesaria. Una vez seleccionado es necesaria realizar una optimización de los parámetros del láser (potencia, pulso, frecuencia, separación etc.). Es muy recomendable realizar una inspección mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) del resultado para comprobar la calidad de las microperforaciones.
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