Monitoreo basado en la dispersión de estructuras superficiales periódicas inducidas por láser en acero inoxidable

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería óptica
• Ciencias de la superficie

Sus antecedentes:

• La estructuración de superficies basada en láser es vital para la fabricación de componentes de alta calidad.
• La dispersión óptica ofrece una solución de monitoreo rápida, sin contacto y no destructiva para características a microescala.
• Las estructuras de superficie periódicas inducidas por láser (LIPSS) son críticas para adaptar las propiedades de los materiales.

Objetivo del estudio:

• Investigar la eficacia de la dispersión para el seguimiento de la formación y las características de LIPSS.
• Para correlacionar los datos de dispersión con las mediciones basadas en microscopía de LIPSS.
• Evaluar el potencial de la dispersión para el control de procesos en tiempo real en la fabricación de LIPSS.

Principales métodos:

• Fabricación de LIPSS en acero inoxidable mediante pulsos láser ultracortos y un sistema de escaneo de polígonos.
• Caracterización de LIPSS utilizando microscopía y una configuración óptica basada en la dispersión.
• Análisis de patrones de difracción y distribuciones de intensidad para determinar la altura, el período espacial y la regularidad de LIPSS.

Principales resultados:

• La dispersión estimó con precisión la altura de LIPSS hasta 420 nm con un error promedio del 7,7% para las estructuras más altas.
• La estimación del período mostró un error promedio de aproximadamente el 5% para LIPSS bien definido.
• Monitoreo del ángulo de apertura de LIPSS correlacionado con la regularidad, identificando las condiciones en las que las subestructuras dominan sobre LIPSS.

Conclusiones:

• La dispersión es una técnica viable para el monitoreo in situ y la caracterización de LIPSS.
• El método permite el estudio de la dinámica de formación de LIPSS mediante el análisis de los patrones de difracción en evolución.
• Este enfoque mejora la estabilidad y la reproducibilidad del proceso en la estructuración de superficies basada en láser.