Základní znalost technologie řezání skla laserem

Sklo je kritický průmyslový materiál, který nachází uplatnění v mnoha odvětvích národního hospodářství, včetně automobilového průmyslu, stavebnictví, zdravotnictví, displejů a elektronického průmyslu. Jeho použití sahá od malých optických filtrů o velikosti několika mikronů a skleněných substrátů pro displeje notebooků a tabletů až po velkoplošné-skleněné panely používané v oblastech hromadné výroby, jako je automobilový průmysl a stavebnictví.

Významnou vlastností skla je jeho tvrdost a křehkost, což představuje značné problémy při zpracování. Tradiční metody řezání skla spoléhají na nástroje ze slinutého karbidu nebo diamantové nástroje, které jsou široce používány v mnoha aplikacích a sestávají ze dvou hlavních kroků. Nejprve se na povrchu skla vytvoří trhlina pomocí diamantového hrotu nebo brusného kotouče ze slinutého karbidu. Za druhé, mechanická síla je aplikována k rozštěpení skla podél linie trhliny.

Tento způsob rýhování a řezání má však několik nevýhod. Odstraňování materiálu vede ke vzniku úlomků, úlomků a mikrotrhlin, které snižují pevnost řezné hrany a vyžadují další čisticí proces. Hluboké trhliny způsobené tímto procesem obvykle nejsou kolmé k povrchu skla, protože dělicí čáry vytvořené mechanickou silou nejsou obecně -vertikální. Dalším negativním faktorem jsou ztráty ve výrobě způsobené mechanickou silou působící na tenké sklo.

Tyto vady lze zmírnit použitím beznapěťového-skla a další optimalizací přípravků používaných k oddělení. Nicméně není možné se zcela vyhnout systematickému rozporu mezi dosažením vertikálních řezných linií a prevencí okrajových úlomků nebo prasklin. Vývoj laserové technologie poskytl řešení těchto problémů s kvalitou.

Laserové rýhování a separace

Na rozdíl od tradičních mechanických řezných nástrojů řeže energie laserového paprsku sklo bez-kontaktním způsobem. Tato energie ohřívá určité oblasti obrobku na předem definovanou teplotu. Po procesu rychlého ohřevu bezprostředně následuje rychlé ochlazení, čímž se uvnitř skla vytvoří vertikální napěťové zóny a v tomto směru se vytvoří lom bez úlomků -bez prasklin-. Protože lom je způsoben spíše teplem než mechanickými silami, nevznikají žádné úlomky ani mikrotrhliny. V důsledku toho je síla laserem-řezaných hran vyšší než pevnost hran vyrobených tradičními ryhovacími a separačními metodami. Potřeba dokončování je snížena nebo dokonce zcela odstraněna. Navíc lze zcela zabránit výskytu úlomků skla.

Pro laserové rýhování se působením ohřevu laserového paprsku a následného ochlazení na povrchu skla vyryje čára o hloubce přibližně 10 mm (asi 10 % tloušťky skla). Sklo pak může být rozděleno ve směru rýsování. Protože touto technologií nevznikají žádné skleněné úlomky, zamezí se běžným otřepům a nízké pevnosti řezných hran a následné leštění a broušení již není nutné. Ještě důležitější je, že sklo zpracované touto metodou je až třikrát odolnější proti rozbití-než sklo separované tradičními metodami. U skla o tloušťce mezi 1 mm a 5 mm je dokonce možné dokončit celý proces řezání v jediném kroku, což eliminuje potřebu separace a následného leštění, broušení a oplachování. Pevnost řezné hrany lze měřit pomocí standardizovaného čtyř-testu ohybem podle DIN-EN 843-1. Kus skla je upevněn na dvou válečcích a dva další válečky jsou použity na horní ploše skla pro vytvoření požadované ohybové síly, pod kterou se sklo rozdělí na dvě části. Tento test se opakuje přibližně 100krát, aby se získaly spolehlivé statistické údaje o proveditelnosti separace.

Ve většině případů je laserové rýhování a řezání preferovanou volbou pro hromadné zpracování. Mezi jejich výhody patří vysoká rychlost zpracování, vysoká přesnost a jednoduché nastavení parametrů. Když však řežete mnoho různých linií a doba zpracování je dostatečná, je úplné -řezání atraktivnější metodou díky metodě suchého chlazení a bez dalších kroků řezání. V obou případech je dosaženo-kvalitních řezných hran. Je zřejmé, že použití laserového řezání skla může výrazně ušetřit čas a zároveň zlepšit kvalitu zpracování.

Aplikace technologie řezání skla laserem

Přesazení nové a vyspělé technologie do hromadných výrobních linek pro zpracování-technologických produktů není snadný úkol. Z pohledu zákazníka musí být technologie před implementací automatizovaným spolehlivým řešením, které je nejen plně osvědčené, ale také ekonomicky životaschopné. V praxi je aplikace inovativní technologie efektivní pouze ve dvou scénářích: když uvedení nových produktů na trh vyžaduje nové výrobní metody k dosažení inovativních vlastností nebo snížení výrobních nákladů snížením výrobních kroků, nebo když stávající výroba čelí ekonomickému tlaku a vyžaduje výrazné zlepšení výrobních metod k jeho zmírnění.

V průmyslu plochých displejů trvalo pět let, než se technologie laserového řezání usadila ve výrobních linkách, po tisících hodin ověřování aplikací na mnoha výrobních linkách. Dnes se běžně zvažuje pro výrobu nových produktů s rizikem rozbití skla, jako jsou sklo-obsahující komunikační a mobilní produkty v elektronickém průmyslu nebo jiné produkty s křehkými tenkými skleněnými součástmi, jako jsou senzory, touchpady nebo skleněné kryty.

Zpracování se obvykle provádí v čistých prostorách, stejně jako v biochemickém průmyslu, protože tato pole jsou vysoce citlivá na částice generované tradičními kroky řezání nebo broušení. Pro testování produktů se používají například substrátové materiály pokryté DNA kódy (biochemické čárové kódy) nebo materiály nařezané na kousky laserem. Dalšími nejslibnějšími aplikačními odvětvími pro technologii laserového řezání budou solární energetika a automobilový průmysl.

Stejně jako se v průběhu let vyvíjela laserová technologie v průmyslu zpracování kovů, bude se i nadále vyvíjet technologie laserového řezání pro zpracování skla; bude široce používán při zpracování různých produktů a nahradí tradiční metody. Tradiční metody zpracování skla si však stále udrží své důležité postavení při zpracování většiny skleněných výrobků, obecně v aplikacích, kde požadavky na kvalitu řezaných hran nejsou příliš vysoké.

Tvarové řezání laserem je inovativní technologie, která najde své místo v elektronickém, automobilovém nebo stavebním průmyslu. Kromě řezání skla laserem je ve fázi dalšího vývoje a testování mnoho dalších metod zpracování skla-založených na laseru, jako je vrtání, srážení hran a odstraňování povlaků. Tyto procesy vyžadují různé typy laserů, jako jsou zelené lasery.