Nový rok 2015, do kterého nyní vstupujeme, vyhlásilo Valné shromáždění OSN za Mezinárodní rok světla a technologií založených na světle. Na řadě aktivit se tak širší veřejnosti připomene, jak výraznou roli má světlo a potažmo optické technologie v našem každodenním životě a co všechno se světlem souvisí.
Světlo, které lidské oko vnímá, je ale přitom jen částí (přibližně jen 45 %) elektromagnetického záření slunce o určité vlnové délce. Spektrum slunečního záření tak kromě viditelné části v rozsahu vlnových délek 380 až 780 nm obsahuje i záření ultrafialové s vlnovou délkou pod 380 nm a záření infračervené s vlnovou délkou přes 780 nm. Akce Roku světla si dávají proto za cíl blíže seznámit i s celou strukturou elektromagnetického záření, včetně elektromagnetického záření o velmi vysokých frekvencích v okolí viditelného světla.
Takové záření je klíčovým prvkem u řady vědeckých zařízení, včetně urychlovačů části s tak intenzivním zářením, které dovoluje rozklad až na atomovou a molekulární strukturu. Zjednodušeně řečeno, zesilovačem světelného vlnění je i laser, který, přestože je znám jen něco přes 50 let, dokázal ve svých aplikacích zásadně pozměnit vývoj lidské činnosti.Rok 2015 nebyl vybrán jako rok světla náhodou. Letos se připomíná řada významných výročí vědeckých objevů na poli bádání o světle – od prvních studií o optice před 1000 lety až po vynálezy v oblasti optických komunikací. To všechno zazní i na zahájení roku, které se koná v Paříži 19. a 20. ledna. A poté se již budou pořádat další akce v zahraničí i u nás.V České republice se s aktivitou pro Rok světla přihlásila prakticky všechna odborná pracoviště, která mají s touto problematikou co do činění, ať už jde o ústavy Akademie věd ČR, vysoké školy nebo i jiné organizace. V Ústavu přístrojové techniky AV je ustaven i speciální koordinační tým, který bude sledovat náběh všech popularizačních akcí během celého roku.V tomto směru je rok 2015 bohatý i na různé mezinárodní konference a sympozia. U nás se tak už v dubnu koná Mezinárodní sympozium optiky a optoelektroniky SPIE, v září pak Mezinárodní konference Light světlo 2015 v Brně. Pro širokou veřejnost se poté otevírá ve dnech 21. až 23. května zajímavý Veletrh vědy na výstavišti v pražských Letňanech. U našich sousedů v Německu, a to patří v technologiích fotoniky ke světové špičce, se zahajovací akce Roku světla uskuteční v únoru v Německém muzeu, Mnichov, kde se pak v červnu představí opět po dvou letech i tradiční veletrh Laser-World of Photonics 2015.
A protože tento veletrh je pro naše návštěvníky a uživatele laserové techniky nejpodstatnější oborovou záležitostí v roce, podívejme se, co lze letos na tomto veletrhu očekávat. I v letošním roce je tradičně zaměřen na laserové komponenty a laserové výrobní systémy. Jeho nabídka představuje širokou paletu inovativních technologií s konkrétními možnostmi průmyslového využití. A jako vždy doprovází veletrh hodnotný přednáškový cyklus na čele s World of Photonics Congress. Co se ale v podstatě od minulého ročníku veletrhu v roce 2013 zásadně pozměnilo. U laserů, kde doposud doménou v ultrakrátké oblasti, využitelné pro laserové výrobní systémy, byl rozsah UV s vlnovou délkou v případě argon-fluorového laseru 193 nm, se najednou poskočilo až do oblasti extrémně ultrafialové EUV na až 13 nm. Stalo se tomu tak v případě využití laserového paprsku z běžného desetikilowattového CO2 laseru od firmy Trumpf s pětistupňovým zesílením na potřebný výkon. Na výstupu, navíc v pulzu, se tu dosahuje středního výkonu 20 kW a max. výkonu několika MW pro zisk plazmy s centrální vlnovou délkou 13,8 nm, potřebné pro aplikace při litografii. Tím, že se o podobný krok chystali i jiní výrobci, např. japonský Gigaphoton Inc., dá se očekávat, že letošní veletrh přinese nějakou zásadní novinku, vedle dalšího vývoje laserů s ultrakrátkými pulzy, právě zde.
Řada ústavů a firem, jako jsou Fraunhoferovy instituty, Laser Zentrum Hannover LZH nebo Jenoptik, se už hlásí i svým výběrem nových laserových technologií. Dnes z nich můžeme vybrat jen několik. Zajímavou technologií, např. pro výrobu masek pro elektronické obvody nebo pro tribologickou úpravu vysoce namáhaných dílů, se jeví kupř. multipaprskový způsob strukturování větších ploch dostatečně výkonnými laserovými pulzy. V ILT jím v řadě vhodných případů nahradili dosavadní pomalejší jednopaprskovou technologii. U multipaprskového způsobu se výchozí paprsek rozděluje do většího počtu současně účinných dílčích paprsků. Pro dostatečný výkon se dá pro tuto technologii použít i laserů s ultrakrátkými pulzy a středním výkonem už i 50 až 100 W. V současné době se v ILT tak pracuje s dělením hlavního paprsku na 16 dílčích, v době veletrhu už se dá očekávat představení i ještě jemnějšího dělení. Způsob z ILT tu bude možné porovnat navíc i s obdobným postupem, který si zvolil ve stejné době i Jenoptik u svého systému cw 3000 s 3kW laserem. Ten jej využívá i pro produktivní řezání a svařování plechů, a to i několikamilimetrové tloušťky, včetně plechů z tepelně upravených a vysokopevnostních ocelí.Jinou takovou zajímavou metodou z ILT je způsob kombinace technologií laserového selektivního natavování vrstev SLM a běžného odlévání. Je o to zajímavější, že způsoby selektivního laserového spékání vrstev SLS nebo laserového natavování vrstev SLM patří dnes po delší době vývoje už k běžně užívaným laserovým aditivním technologiím výroby 3D dílů. Co se zatím málo zdůrazňovalo, je, že tato metoda je z ekonomického hlediska vhodná spíše pro menší díly nebo díly s menším objemem částí nanášených metodou SLS nebo SLM.
U větších objemů je třeba hledat ekonomicky vhodnější technologii nebo najít individuální řešení. Takovým příkladem racionalizace při výrobě vložky vstřikovací formy plastů, která svým objemem je při užití samotné metody SLM pro celý díl už nad hranicí efektivnosti, je kombinace metody SLM a metody klasického odlévání. Metodou SLM se vyrobí pouze pouzdro vložky s potřebnými kanálky pro ohřev nebo ochlazování. Takové pouzdro pak slouží jako forma pro výplň litím šedé litiny nebo vysoce tepelněvodivé mědi. Kombinací metod se ušetří na 80 % finančních nákladů oproti postupu s jen samotnou metodou SLM. Metody SLS a SLM se představí na veletrhu i jako vynikající metody pro výrobu implantátů, od zubních náhrad až po nové klouby. Výhodou metod SLS a SLM v těchto případech je i možnost vytváření optimálního povrchu implantátu, který se co nejvíce blíží a přizpůsobuje jeho užití. Ať už porézního povrchu pro dobré prorůstání buněčných struktur nebo v jiných případech naopak celistvého a hladkého. Materiálem mohou být plasty i kovy, pro svou dobrou biokompatibilitu nejčastěji titan a jeho slitiny.
Dnes jsme se mohli zmínit jen o některých chystaných ukázkách na veletrhu Laser- World of Photonics 2015, který se bude konat 22.–25. června. Přípravy bude Technický týdeník sleduje i nadále a průběžně přinese podrobnější informace. (Informace o veletrhu rovněž na www.world-of-photonics.com, př. www expocs.cz).
/jš/