গ্লাস লেজার প্রক্রিয়াকরণের বর্তমান অবস্থা এবং সম্ভাবনা অন্বেষণ করা

গত দশকে লেজার উৎপাদন প্রযুক্তির দ্রুত বিকাশ ঘটেছে, যার প্রাথমিক প্রয়োগ ছিল ধাতব পদার্থের জন্য লেজার প্রক্রিয়াকরণ। ধাতু লেজার প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে লেজার কাটিং, লেজার ওয়েল্ডিং এবং ধাতুর লেজার ক্ল্যাডিং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি। তবে, ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে, লেজার পণ্যগুলির একজাতকরণ তীব্র হয়ে উঠেছে, যা লেজার বাজারের বৃদ্ধিকে সীমিত করেছে। অতএব, এই জটিলতা কাটিয়ে উঠতে, লেজার অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে নতুন উপাদানের ক্ষেত্রে প্রসারিত করতে হবে। লেজার প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত অধাতু উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে কাপড়, কাচ, প্লাস্টিক, পলিমার, সিরামিক এবং আরও অনেক কিছু। প্রতিটি উপাদানের সাথে একাধিক শিল্প জড়িত, কিন্তু পরিপক্ক প্রক্রিয়াকরণ কৌশল ইতিমধ্যেই বিদ্যমান, যার ফলে লেজার প্রতিস্থাপন সহজ কাজ নয়।

একটি অ-ধাতব পদার্থের ক্ষেত্রে প্রবেশ করার জন্য, উপাদানটির সাথে লেজারের মিথস্ক্রিয়া সম্ভব কিনা এবং প্রতিকূল প্রতিক্রিয়া ঘটবে কিনা তা বিশ্লেষণ করা প্রয়োজন। বর্তমানে, ব্যাচ লেজার প্রক্রিয়াকরণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উচ্চ সংযোজিত মূল্য এবং সম্ভাবনা সহ কাচ একটি প্রধান ক্ষেত্র হিসেবে দাঁড়িয়ে আছে।

কাচ লেজার কাটার জন্য বড় জায়গা

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

কাচকে অপটিক্যাল গ্লাস, কোয়ার্টজ গ্লাস, মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্লাস, নীলকান্তমণি গ্লাস এবং আরও অনেক কিছুতে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। কাচের উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল এর ভঙ্গুরতা, যা ঐতিহ্যবাহী প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির জন্য উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। ঐতিহ্যবাহী কাচ কাটার পদ্ধতিতে সাধারণত শক্ত খাদ বা হীরার সরঞ্জাম ব্যবহার করা হয়, কাটার প্রক্রিয়াটি দুটি ধাপে বিভক্ত। প্রথমত, একটি হীরা-টিপড টুল বা একটি শক্ত খাদ গ্রাইন্ডিং হুইল ব্যবহার করে কাচের পৃষ্ঠে একটি ফাটল তৈরি করা হয়। দ্বিতীয়ত, ফাটল রেখা বরাবর কাচ আলাদা করার জন্য যান্ত্রিক উপায় ব্যবহার করা হয়। তবে, এই ঐতিহ্যবাহী প্রক্রিয়াগুলির স্পষ্ট অসুবিধা রয়েছে। এগুলো তুলনামূলকভাবে অদক্ষ, যার ফলে প্রান্তগুলি অসম হয় যার জন্য প্রায়শই দ্বিতীয় মসৃণকরণের প্রয়োজন হয় এবং এগুলো প্রচুর ধ্বংসাবশেষ এবং ধুলো তৈরি করে। তাছাড়া, কাচের প্যানেলের মাঝখানে গর্ত খনন করা বা অনিয়মিত আকার কাটার মতো কাজের জন্য, ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতিগুলি বেশ চ্যালেঞ্জিং। এখানেই লেজার কাটিং কাচের সুবিধাগুলি স্পষ্ট হয়ে ওঠে ২০২২ সালে, চীনের কাচ শিল্পের বিক্রয় আয় ছিল প্রায় ৭৪৪.৩ বিলিয়ন ইউয়ান। কাচ শিল্পে লেজার কাটিং প্রযুক্তির অনুপ্রবেশের হার এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে, যা বিকল্প হিসেবে লেজার কাটিং প্রযুক্তির প্রয়োগের জন্য একটি উল্লেখযোগ্য স্থান নির্দেশ করে।

কাচের লেজার কাটিং: মোবাইল ফোন থেকে শুরু করে

কাচের লেজার কাটিং প্রায়শই একটি বেজিয়ার ফোকাসিং হেড ব্যবহার করে কাচের মধ্যে উচ্চ পিক পাওয়ার এবং ঘনত্বের লেজার রশ্মি তৈরি করে। কাচের ভেতরে বেজিয়ার বিম ফোকাস করে, এটি তাৎক্ষণিকভাবে উপাদানটিকে বাষ্পীভূত করে, একটি বাষ্পীভবন অঞ্চল তৈরি করে, যা দ্রুত প্রসারিত হয়ে উপরের এবং নীচের পৃষ্ঠে ফাটল তৈরি করে। এই ফাটলগুলি অসংখ্য ক্ষুদ্র ছিদ্র বিন্দু দিয়ে গঠিত কাটা অংশ গঠন করে, যা বাহ্যিক চাপের ফ্র্যাকচারের মধ্য দিয়ে কাটা সম্ভব করে।

লেজার প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির সাথে সাথে, শক্তির মাত্রাও বৃদ্ধি পেয়েছে। ২০ ওয়াটের বেশি শক্তি সম্পন্ন একটি ন্যানোসেকেন্ড সবুজ লেজার কার্যকরভাবে কাচ কাটতে পারে, অন্যদিকে ১৫ ওয়াটের বেশি শক্তি সম্পন্ন একটি পিকোসেকেন্ড আল্ট্রাভায়োলেট লেজার ২ মিমি পুরুত্বের কম কাচ অনায়াসে কাটতে পারে। এমন কিছু চীনা প্রতিষ্ঠান আছে যারা ১৭ মিমি পুরু পর্যন্ত কাচ কাটতে পারে। লেজার কাটিং গ্লাস উচ্চ দক্ষতার গর্ব করে। উদাহরণস্বরূপ, লেজার কাটিংয়ের মাধ্যমে ৩ মিমি পুরু কাচের উপর ১০ সেমি ব্যাসের কাচের টুকরো কাটতে মাত্র ১০ সেকেন্ড সময় লাগে, যেখানে যান্ত্রিক ছুরি দিয়ে কয়েক মিনিট সময় লাগে। লেজার-কাট প্রান্তগুলি মসৃণ, 30μm পর্যন্ত খাঁজ নির্ভুলতা সহ, সাধারণ শিল্প পণ্যগুলির জন্য সেকেন্ডারি মেশিনিংয়ের প্রয়োজনীয়তা দূর করে।

লেজার-কাটিং কাচ তুলনামূলকভাবে সাম্প্রতিক একটি উন্নয়ন, যা প্রায় ছয় থেকে সাত বছর আগে শুরু হয়েছিল। মোবাইল ফোন উৎপাদন শিল্প প্রাথমিকভাবে ক্যামেরার কাচের কভারে লেজার কাটিং ব্যবহার করত এবং লেজার ইনভিজিবিলিটি কাটিং ডিভাইস প্রবর্তনের মাধ্যমে এর উত্থান ঘটে। পূর্ণ-স্ক্রিন স্মার্টফোনের জনপ্রিয়তার সাথে সাথে, সম্পূর্ণ বৃহৎ-স্ক্রিন কাচের প্যানেলের সুনির্দিষ্ট লেজার কাটিং কাচ প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করেছে। মোবাইল ফোনের কাচের উপাদান প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে লেজার কাটিং সাধারণ হয়ে উঠেছে। এই প্রবণতাটি মূলত মোবাইল ফোনের কভার গ্লাসের লেজার প্রক্রিয়াকরণের জন্য স্বয়ংক্রিয় সরঞ্জাম, ক্যামেরা সুরক্ষা লেন্সের জন্য লেজার কাটিং ডিভাইস এবং লেজার ড্রিলিং গ্লাস সাবস্ট্রেটের জন্য বুদ্ধিমান সরঞ্জাম দ্বারা চালিত হয়েছে।

গাড়িতে লাগানো ইলেকট্রনিক স্ক্রিন গ্লাস ধীরে ধীরে লেজার কাটিং গ্রহণ করছে

গাড়িতে লাগানো স্ক্রিনগুলিতে প্রচুর পরিমাণে কাচের প্যানেল ব্যবহার করা হয়, বিশেষ করে কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ স্ক্রিন, নেভিগেশন সিস্টেম, ড্যাশক্যাম ইত্যাদির জন্য। আজকাল, অনেক নতুন শক্তির যানবাহন বুদ্ধিমান সিস্টেম এবং বৃহৎ আকারের কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ পর্দা দিয়ে সজ্জিত। অটোমোবাইলগুলিতে বুদ্ধিমান সিস্টেমগুলি আদর্শ হয়ে উঠেছে, বড় এবং একাধিক স্ক্রিন সহ, সেইসাথে 3D কার্ভড স্ক্রিনগুলি ধীরে ধীরে বাজারের মূলধারায় পরিণত হচ্ছে। গাড়িতে লাগানো স্ক্রিনের জন্য কাচের কভার প্যানেলগুলি তাদের চমৎকার বৈশিষ্ট্যের কারণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং একটি উচ্চ-মানের বাঁকা স্ক্রিন গ্লাস মোটরগাড়ি শিল্পের জন্য আরও চূড়ান্ত অভিজ্ঞতা প্রদান করতে পারে। তবে, কাচের উচ্চ কঠোরতা এবং ভঙ্গুরতা প্রক্রিয়াকরণের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ তৈরি করে।

গাড়িতে লাগানো কাচের পর্দাগুলির জন্য উচ্চ নির্ভুলতা প্রয়োজন, এবং একত্রিত কাঠামোগত উপাদানগুলির সহনশীলতা খুব কম। বর্গাকার/বার স্ক্রিন কাটার সময় বড় আকারের ত্রুটির কারণে অ্যাসেম্বলিতে সমস্যা হতে পারে। ঐতিহ্যবাহী প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতিতে চাকা কাটা, ম্যানুয়াল ভাঙা, সিএনসি আকৃতি দেওয়া এবং চেমফারিং সহ একাধিক ধাপ জড়িত। যেহেতু এটি যান্ত্রিক প্রক্রিয়াজাতকরণ, তাই এটি কম দক্ষতা, নিম্নমানের, কম ফলন হার এবং উচ্চ খরচের মতো সমস্যায় ভুগছে। চাকা কাটার পর, একটি একক গাড়ির কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ কভার কাচের আকৃতির CNC মেশিনিং করতে 8-10 মিনিট পর্যন্ত সময় লাগতে পারে। ১০০ ওয়াটের বেশি ক্ষমতাসম্পন্ন অতি-দ্রুত লেজারের সাহায্যে, ১৭ মিমি গ্লাস এক স্ট্রোকে কাটা যায়; একাধিক উৎপাদন প্রক্রিয়া একীভূত করলে দক্ষতা ৮০% বৃদ্ধি পায়, যেখানে ১টি লেজার ২০টি সিএনসি মেশিনের সমান। এটি উৎপাদনশীলতা ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং ইউনিট প্রক্রিয়াকরণ খরচ হ্রাস করে।

কাচের ক্ষেত্রে লেজারের অন্যান্য প্রয়োগ

কোয়ার্টজ কাচের একটি অনন্য গঠন রয়েছে, যার ফলে লেজার দিয়ে কাটা অংশ বিভক্ত করা কঠিন হয়ে পড়ে, তবে ফেমটোসেকেন্ড লেজারগুলি কোয়ার্টজ কাচের উপর খোদাই করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি কোয়ার্টজ গ্লাসে নির্ভুল যন্ত্র এবং খোদাইয়ের জন্য ফেমটোসেকেন্ড লেজারের একটি প্রয়োগ। ফেমটোসেকেন্ড লেজার প্রযুক্তি সাম্প্রতিক বছরগুলিতে দ্রুত বিকাশমান একটি উন্নত প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি, যার প্রক্রিয়াকরণের নির্ভুলতা এবং গতি অত্যন্ত উচ্চ, যা বিভিন্ন উপাদানের পৃষ্ঠে মাইক্রোমিটার থেকে ন্যানোমিটার স্তরের খোদাই এবং প্রক্রিয়াকরণ করতে সক্ষম।  পরিবর্তিত বাজারের চাহিদার সাথে লেজার কুলিং প্রযুক্তি পরিবর্তিত হয়। একজন অভিজ্ঞ চিলার প্রস্তুতকারক হিসেবে যারা আমাদের আপডেট করে জল চিলার  বাজারের প্রবণতার সাথে তাল মিলিয়ে উৎপাদন লাইন তৈরি করে, TEYU চিলার প্রস্তুতকারকের CWUP-সিরিজ আল্ট্রাফাস্ট লেজার চিলারগুলি 60W পর্যন্ত পিকোসেকেন্ড এবং ফেমটোসেকেন্ড লেজারের জন্য দক্ষ এবং স্থিতিশীল শীতল সমাধান প্রদান করতে পারে।

কাচের লেজার ওয়েল্ডিং একটি নতুন প্রযুক্তি যা গত দুই থেকে তিন বছরে আবির্ভূত হয়েছে, প্রাথমিকভাবে জার্মানিতে আবির্ভূত হয়েছে। বর্তমানে, চীনের মাত্র কয়েকটি ইউনিট, যেমন হুয়াগং লেজার, জিয়ান ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স অ্যান্ড ফাইন মেকানিক্স এবং হারবিন হিট ওয়েল্ড টেকনোলজি, এই প্রযুক্তিটি অতিক্রম করতে পেরেছে। উচ্চ-শক্তিসম্পন্ন, অতি-সংক্ষিপ্ত পালস লেজারের ক্রিয়ায়, লেজার দ্বারা উৎপন্ন চাপ তরঙ্গ কাচের মধ্যে মাইক্রোক্র্যাক বা চাপের ঘনত্ব তৈরি করতে পারে, যা দুটি কাচের টুকরোর মধ্যে বন্ধনকে উৎসাহিত করতে পারে।  ঢালাইয়ের পর বন্ডেড গ্লাসটি খুব শক্ত হয় এবং 3 মিমি পুরু কাচের মধ্যে টাইট ঢালাই করা ইতিমধ্যেই সম্ভব। ভবিষ্যতে, গবেষকরা অন্যান্য উপকরণের সাথে কাচের ওভারলে ঢালাইয়ের উপরও মনোযোগ দিচ্ছেন। বর্তমানে, এই নতুন প্রক্রিয়াগুলি এখনও ব্যাচে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়নি, তবে একবার পরিপক্ক হয়ে গেলে, নিঃসন্দেহে কিছু উচ্চমানের অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্রে এগুলি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।