Serrar y taladrar vidrio mediante láser y con precisión extraordinaria

Si la luz se concentra fuertemente en el tiempo y en el espacio, dando lugar a densidades fotónicas extremas, puede permitir la interacción con todos los materiales imaginables. Utilizando estos focos láser ultraconcentrados, es factible modificar incluso los materiales transparentes, aunque normalmente estos no interactuarían así con la luz. Los pulsos láser ultrabreves y muy focalizados pueden superar esta transparencia y permitir que se deposite energía en los materiales. La reacción específica de cada material a la radiación puede ser muy diversa, desde cambios marginales del índice de refracción hasta explosiones destructivas a microescala que vacían zonas enteras del objeto procesado.

El uso de pulsos láser para lograr un mecanizado óptico ofrece además una gran versatilidad, como por ejemplo la separación o la unión mediante el mismo sistema láser. Debido al tiempo de exposición extremadamente corto y al bajo grado de difusión térmica, las áreas vecinas no se ven afectadas en absoluto, lo que permite realizar un correcto procesamiento de materiales a escala micrométrica.

Un equipo que incluye a Daniel Flamm y Daniel G. Grossmann, respectivamente de las empresas TRUMPF Laser und Systemtechnik GmbH y TRUMPF Laser GmbH, ambas en Alemania, ha presentado varios conceptos para manipular la distribución espacial de la luz láser de forma que puedan aplicarse estrategias de procesamiento mejores que las convencionales e igualmente aptas para su uso industrial.

Por ejemplo, algunos haces especiales pueden utilizarse para modificar láminas de vidrio hasta escalas milimétricas, bastando para ello un solo pase y alcanzando velocidades de alimentación de hasta un metro por segundo. La aplicación de este concepto a los sustratos curvos y el desarrollo de un método de cortado de tubos de vidrio con láser es un avance innovador. Esta capacidad es necesaria desde hace tiempo en la industria médica para una fabricación más eficiente de artículos de vidrio como jeringuillas, viales y ampollas.

Ejemplo de trabajo de corte de tubos de vidrio con contornos interiores y exteriores complejos. Arriba: tubo sin cortes. Abajo: tubo con los cortes. (Fotos: Daniel Flamm et al.)

El equipo detalla sus avances técnicos en la revista académica Optical Engineering, de la SPIE (International Society for Optics and Photonics) (Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica), bajo el título “Industrial-grade materials processing on the sub-micron scale is enabled by spatially structured ultrashort laser pulses”. (Fuente: NCYT de Amazings)