কাচ লেজার প্রক্রিয়াকরণের বর্তমান অবস্থা ও সম্ভাবনা অন্বেষণ

গত দশকে লেজার উৎপাদন প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশ ঘটেছে, যার প্রধান প্রয়োগ হলো ধাতব পদার্থের লেজার প্রক্রিয়াকরণ। ধাতুর লেজার প্রক্রিয়াকরণের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াগুলোর মধ্যে রয়েছে লেজার কাটিং, লেজার ওয়েল্ডিং এবং লেজার ক্ল্যাডিং। তবে, কেন্দ্রীভবন বাড়ার সাথে সাথে লেজার পণ্যগুলোর একঘেয়েমি তীব্র হয়ে উঠেছে, যা লেজার বাজারের বৃদ্ধিকে সীমিত করছে। তাই, এই সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠতে হলে লেজারের প্রয়োগকে অবশ্যই নতুন নতুন উপকরণের ক্ষেত্রে প্রসারিত করতে হবে। লেজার প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত অধাতব উপকরণগুলোর মধ্যে রয়েছে কাপড়, কাচ, প্লাস্টিক, পলিমার, সিরামিক এবং আরও অনেক কিছু। প্রতিটি উপকরণ একাধিক শিল্পের সাথে জড়িত, কিন্তু এগুলোর জন্য ইতিমধ্যেই উন্নত প্রক্রিয়াকরণ কৌশল বিদ্যমান, যা লেজারকে প্রতিস্থাপন করার কাজটিকে সহজ করে না।

অধাতব পদার্থের ক্ষেত্রে প্রবেশ করতে হলে, পদার্থটির সাথে লেজারের মিথস্ক্রিয়া সম্ভব কিনা এবং কোনো প্রতিকূল প্রতিক্রিয়া ঘটবে কিনা তা বিশ্লেষণ করা প্রয়োজন। বর্তমানে, ব্যাচ লেজার প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োগের জন্য উচ্চ সংযোজিত মূল্য এবং সম্ভাবনাসহ কাচ একটি প্রধান ক্ষেত্র হিসেবে বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য।

কাচ লেজার কাটিংয়ের জন্য বড় জায়গা

কাচ একটি গুরুত্বপূর্ণ শিল্প উপাদান যা মোটরগাড়ি, নির্মাণ, চিকিৎসা এবং ইলেকট্রনিক্সের মতো বিভিন্ন শিল্পে ব্যবহৃত হয়। এর প্রয়োগ মাইক্রোমিটার পরিমাপের ক্ষুদ্র অপটিক্যাল ফিল্টার থেকে শুরু করে মোটরগাড়ি বা নির্মাণের মতো শিল্পে ব্যবহৃত বৃহৎ আকারের কাচের প্যানেল পর্যন্ত বিস্তৃত।

কাঁচকে অপটিক্যাল গ্লাস, কোয়ার্টজ গ্লাস, মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্লাস, স্যাফায়ার গ্লাস এবং আরও অনেক ভাগে ভাগ করা যায়। কাঁচের একটি উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হলো এর ভঙ্গুরতা, যা প্রচলিত প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতিগুলোর জন্য বড় ধরনের প্রতিবন্ধকতা তৈরি করে। কাঁচ কাটার প্রচলিত পদ্ধতিগুলোতে সাধারণত শক্ত সংকর ধাতু বা হীরার সরঞ্জাম ব্যবহার করা হয় এবং কাটার প্রক্রিয়াটি দুটি ধাপে বিভক্ত থাকে। প্রথমত, হীরার ডগাযুক্ত সরঞ্জাম বা শক্ত সংকর ধাতুর গ্রাইন্ডিং হুইল ব্যবহার করে কাঁচের পৃষ্ঠে একটি ফাটল তৈরি করা হয়। দ্বিতীয়ত, ফাটলের রেখা বরাবর কাঁচকে আলাদা করার জন্য যান্ত্রিক উপায় অবলম্বন করা হয়। তবে, এই প্রচলিত প্রক্রিয়াগুলোর সুস্পষ্ট অসুবিধা রয়েছে। এগুলো তুলনামূলকভাবে অদক্ষ, যার ফলে ধারগুলো অমসৃণ হয় এবং প্রায়শই দ্বিতীয়বার পালিশ করার প্রয়োজন পড়ে, এবং এগুলো প্রচুর পরিমাণে আবর্জনা ও ধূলিকণা তৈরি করে। তাছাড়া, কাঁচের প্যানেলের মাঝখানে ছিদ্র করা বা অনিয়মিত আকারের কিছু কাটার মতো কাজের জন্য প্রচলিত পদ্ধতিগুলো বেশ কঠিন। এখানেই লেজার পদ্ধতিতে কাঁচ কাটার সুবিধাগুলো স্পষ্ট হয়ে ওঠে। ২০২২ সালে, চীনের কাঁচ শিল্পের বিক্রয় রাজস্ব ছিল প্রায় ৭৪৪.৩ বিলিয়ন ইউয়ান। কাচ শিল্পে লেজার কাটিং প্রযুক্তির প্রসার এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে, যা বিকল্প হিসেবে এর প্রয়োগের ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য সুযোগের ইঙ্গিত দেয়।

গ্লাস লেজার কাটিং: মোবাইল ফোন থেকে শুরু করে

গ্লাস লেজার কাটিং-এ প্রায়শই একটি বেজিয়ার ফোকাসিং হেড ব্যবহার করা হয়, যা কাচের অভ্যন্তরে উচ্চ পিক পাওয়ার ও ঘনত্বের লেজার রশ্মি তৈরি করে। কাচের অভ্যন্তরে বেজিয়ার রশ্মিকে ফোকাস করার মাধ্যমে এটি তাৎক্ষণিকভাবে উপাদানটিকে বাষ্পীভূত করে একটি বাষ্পীভবন অঞ্চল তৈরি করে, যা দ্রুত প্রসারিত হয়ে এর উপরের ও নিচের পৃষ্ঠে ফাটল সৃষ্টি করে। এই ফাটলগুলো অসংখ্য ক্ষুদ্র ছিদ্রবিন্দু দ্বারা গঠিত কাটিং সেকশন তৈরি করে, যার মাধ্যমে বাহ্যিক পীড়নজনিত ফাটলের মধ্য দিয়ে কাটিং সম্পন্ন হয়।

লেজার প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির সাথে সাথে এর শক্তির মাত্রাও বৃদ্ধি পেয়েছে। ২০ ওয়াটের বেশি ক্ষমতার একটি ন্যানোসেকেন্ড গ্রিন লেজার কার্যকরভাবে কাচ কাটতে পারে, অন্যদিকে ১৫ ওয়াটের বেশি ক্ষমতার একটি পিকোসেকেন্ড আল্ট্রাভায়োলেট লেজার অনায়াসে ২ মিমি-এর কম পুরুত্বের কাচ কাটে। এমন চীনা প্রতিষ্ঠানও রয়েছে যারা ১৭ মিমি পুরু পর্যন্ত কাচ কাটতে পারে। লেজার দিয়ে কাচ কাটার পদ্ধতিটি অত্যন্ত কার্যকর। উদাহরণস্বরূপ, যান্ত্রিক ছুরি দিয়ে কয়েক মিনিট সময় লাগার পরিবর্তে, লেজার কাটিং পদ্ধতিতে ৩ মিমি পুরু কাচের উপর ১০ সেমি ব্যাসের একটি টুকরো কাটতে মাত্র ১০ সেকেন্ডের মতো সময় লাগে। লেজার-কাটা প্রান্তগুলি মসৃণ হয় এবং এর খাঁজের নির্ভুলতা ৩০μm পর্যন্ত হতে পারে, যা সাধারণ শিল্পজাত পণ্যের জন্য দ্বিতীয়বার মেশিনিং করার প্রয়োজনীয়তা দূর করে।

লেজার-কাটিং গ্লাস তুলনামূলকভাবে একটি নতুন উদ্ভাবন, যা প্রায় ছয় থেকে সাত বছর আগে শুরু হয়েছে। মোবাইল ফোন উৎপাদন শিল্প এই প্রযুক্তি প্রথম গ্রহণকারীদের মধ্যে অন্যতম ছিল, যারা ক্যামেরার গ্লাস কভারে লেজার কাটিং ব্যবহার করত এবং লেজার ইনভিজিবিলিটি কাটিং ডিভাইস চালু হওয়ার পর এর ব্যবহারে ব্যাপক বৃদ্ধি ঘটে। ফুল-স্ক্রিন স্মার্টফোনের জনপ্রিয়তার সাথে সাথে, বড় স্ক্রিনের সম্পূর্ণ গ্লাস প্যানেল নির্ভুলভাবে লেজার কাটিং করার ফলে গ্লাস প্রক্রিয়াকরণের ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে। মোবাইল ফোনের গ্লাস কম্পোনেন্ট প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে লেজার কাটিং একটি সাধারণ বিষয় হয়ে উঠেছে। এই প্রবণতার প্রধান চালিকাশক্তি হলো মোবাইল ফোনের কভার গ্লাসের লেজার প্রক্রিয়াকরণের জন্য স্বয়ংক্রিয় সরঞ্জাম, ক্যামেরা প্রোটেকশন লেন্সের জন্য লেজার কাটিং ডিভাইস এবং গ্লাস সাবস্ট্রেটে লেজার ড্রিলিংয়ের জন্য ইন্টেলিজেন্ট সরঞ্জাম।

গাড়িতে ব্যবহৃত ইলেকট্রনিক স্ক্রিন গ্লাসে ক্রমশ লেজার কাটিং পদ্ধতি গ্রহণ করা হচ্ছে।

গাড়িতে ব্যবহৃত স্ক্রিনগুলোতে প্রচুর পরিমাণে গ্লাস প্যানেল লাগে, বিশেষ করে সেন্ট্রাল কন্ট্রোল স্ক্রিন, নেভিগেশন সিস্টেম, ড্যাশক্যাম ইত্যাদির জন্য। আজকাল, অনেক নতুন শক্তির যানবাহন ইন্টেলিজেন্ট সিস্টেম এবং বড় আকারের সেন্ট্রাল কন্ট্রোল স্ক্রিন দিয়ে সজ্জিত থাকে। ইন্টেলিজেন্ট সিস্টেমগুলো অটোমোবাইলে একটি মানদণ্ড হয়ে উঠেছে, যেখানে বড় ও একাধিক স্ক্রিনের পাশাপাশি ৩ডি কার্ভড স্ক্রিনও ধীরে ধীরে বাজারের মূলধারায় পরিণত হচ্ছে। গাড়িতে ব্যবহৃত স্ক্রিনের জন্য গ্লাস কভার প্যানেলগুলো তাদের চমৎকার বৈশিষ্ট্যের কারণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, এবং একটি উচ্চ-মানের কার্ভড স্ক্রিন গ্লাস অটোমোবাইল শিল্পের জন্য আরও উন্নত অভিজ্ঞতা প্রদান করতে পারে। তবে, গ্লাসের উচ্চ কাঠিন্য এবং ভঙ্গুরতা এর প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে একটি প্রতিবন্ধকতা তৈরি করে।

গাড়িতে লাগানো কাচের স্ক্রিনগুলির জন্য উচ্চ নির্ভুলতা প্রয়োজন, এবং একত্রিত কাঠামোগত উপাদানগুলির টলারেন্স খুব কম থাকে। বর্গাকার/বার স্ক্রিন কাটার সময় বড় ধরনের মাত্রাগত ত্রুটির কারণে অ্যাসেম্বলিতে সমস্যা হতে পারে। প্রচলিত প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতিগুলিতে হুইল কাটিং, হাতে ভাঙা, সিএনসি শেপিং এবং শ্যাফারিং-এর মতো একাধিক ধাপ অন্তর্ভুক্ত থাকে। যেহেতু এটি একটি যান্ত্রিক প্রক্রিয়াকরণ, তাই এতে কম দক্ষতা, নিম্নমান, কম উৎপাদন হার এবং উচ্চ ব্যয়ের মতো সমস্যা দেখা যায়। হুইল কাটিং-এর পর, একটি গাড়ির সেন্ট্রাল কন্ট্রোল কভারের কাচের আকৃতি সিএনসি মেশিনিং করতে ৮-১০ মিনিট পর্যন্ত সময় লাগতে পারে। ১০০ ওয়াটের বেশি ক্ষমতার অতি-দ্রুত লেজার দিয়ে, একটি ১৭ মিমি কাচ এক স্ট্রোকে কাটা যায়; একাধিক উৎপাদন প্রক্রিয়াকে একত্রিত করার ফলে দক্ষতা ৮০% বৃদ্ধি পায়, যেখানে ১টি লেজার ২০টি সিএনসি মেশিনের সমান। এটি উৎপাদনশীলতা ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং ইউনিট প্রক্রিয়াকরণ খরচ কমায়।

কাচে লেজারের অন্যান্য প্রয়োগ

কোয়ার্টজ গ্লাসের একটি অনন্য গঠন রয়েছে, যার কারণে লেজার দিয়ে এটিকে বিভক্ত করে কাটা কঠিন, কিন্তু ফেমটোসেকেন্ড লেজার কোয়ার্টজ গ্লাসে এচিং করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি কোয়ার্টজ গ্লাসে নির্ভুল মেশিনিং এবং এচিং-এর জন্য ফেমটোসেকেন্ড লেজারের একটি প্রয়োগ। ফেমটোসেকেন্ড লেজার প্রযুক্তি সাম্প্রতিক বছরগুলিতে দ্রুত বিকাশমান একটি উন্নত প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি, যার প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা এবং গতি অত্যন্ত বেশি এবং এটি বিভিন্ন বস্তুর পৃষ্ঠে মাইক্রোমিটার থেকে ন্যানোমিটার-স্তরের এচিং এবং প্রক্রিয়াকরণ করতে সক্ষম। বাজারের পরিবর্তনশীল চাহিদার সাথে লেজার কুলিং প্রযুক্তিও পরিবর্তিত হয়। একজন অভিজ্ঞ চিলার প্রস্তুতকারক হিসেবে আমরা আমাদের আপডেট করি ওয়াটার চিলার বাজারের প্রবণতার সাথে সঙ্গতি রেখে উৎপাদন লাইনে, TEYU চিলার প্রস্তুতকারকের CWUP-সিরিজের আল্ট্রাফাস্ট লেজার চিলারগুলি 60W পর্যন্ত পিকোসেকেন্ড এবং ফেমটোসেকেন্ড লেজারের জন্য দক্ষ এবং স্থিতিশীল শীতলীকরণ সমাধান প্রদান করতে পারে।

কাচের লেজার ওয়েল্ডিং একটি নতুন প্রযুক্তি যা গত দুই-তিন বছরে আবির্ভূত হয়েছে এবং প্রাথমিকভাবে জার্মানিতে এর প্রচলন ঘটে। বর্তমানে, চীনের হুয়াগং লেজার, শিয়ান ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স অ্যান্ড ফাইন মেকানিক্স এবং হারবিন হিট ওয়েল্ড টেকনোলজির মতো কয়েকটি প্রতিষ্ঠানই কেবল এই প্রযুক্তিতে সাফল্য অর্জন করেছে। উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন, অতি-স্বল্প স্পন্দনের লেজারের প্রভাবে, লেজার দ্বারা সৃষ্ট চাপ তরঙ্গ কাচের মধ্যে ক্ষুদ্র ফাটল বা পীড়ন কেন্দ্রীভবন তৈরি করতে পারে, যা কাচের দুটি খণ্ডের মধ্যে বন্ধন তৈরিতে সহায়তা করে। ওয়েল্ডিংয়ের পর জোড়া লাগানো কাচ খুব দৃঢ় হয় এবং ইতোমধ্যে ৩ মিমি পুরু কাচের মধ্যেও নিখুঁত ওয়েল্ডিং করা সম্ভব হয়েছে। ভবিষ্যতে, গবেষকরা কাচের সাথে অন্যান্য উপকরণের ওভারলে ওয়েল্ডিংয়ের দিকেও মনোযোগ দিচ্ছেন। বর্তমানে, এই নতুন পদ্ধতিগুলো এখনও ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়নি, কিন্তু একবার পরিপক্ক হলে, এগুলো নিঃসন্দেহে কিছু উচ্চ-স্তরের প্রয়োগ ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।