Laser-Neuigkeiten
Präzise Temperaturregelung für Lasersysteme und industrielle Anwendungen seit 2002
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Derzeit ist Glas ein wichtiger Bereich mit hohem Mehrwert und Potenzial für Batch-Laserbearbeitungsanwendungen. Die Femtosekunden-Lasertechnologie ist eine sich in den letzten Jahren schnell entwickelnde fortschrittliche Verarbeitungstechnologie mit extrem hoher Verarbeitungspräzision und -geschwindigkeit, die das Ätzen und Bearbeiten im Mikrometer- bis Nanometerbereich auf verschiedenen Materialoberflächen (einschließlich Glaslaserbearbeitung) ermöglicht.
Die Laserfertigungstechnologie hat im letzten Jahrzehnt eine rasante Entwicklung erlebt, wobei ihre Hauptanwendung die Laserbearbeitung von Metallmaterialien ist. Laserschneiden, Laserschweißen und Laserauftragschweißen von Metallen gehören zu den wichtigsten Prozessen in der Metalllaserbearbeitung. Mit zunehmender Konzentration ist jedoch die Homogenisierung von Laserprodukten stark ausgeprägt, was das Wachstum des Lasermarktes einschränkt. Um sich durchzusetzen, müssen Laseranwendungen daher in neue Materialbereiche expandieren. Zu den für die Laseranwendung geeigneten nichtmetallischen Materialien gehören Stoffe, Glas, Kunststoffe, Polymere, Keramik und mehr. An jedem Material sind mehrere Branchen beteiligt, es gibt jedoch bereits ausgereifte Verarbeitungstechniken, sodass der Laserersatz keine leichte Aufgabe ist.
Um in den Bereich nichtmetallischer Materialien vorzudringen, muss analysiert werden, ob eine Laserinteraktion mit dem Material möglich ist und ob es zu unerwünschten Reaktionen kommt. Derzeit ist Glas ein wichtiger Bereich mit hohem Mehrwert und Potenzial für Batch-Laserbearbeitungsanwendungen.
Großer Raum zum Laserschneiden von Glas
Glas ist ein wichtiger Industriewerkstoff, der in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Bau-, Medizin- und Elektronikbranche eingesetzt wird. Seine Anwendungen reichen von kleinen optischen Filtern im Mikrometerbereich bis hin zu großformatigen Glasplatten, die in Branchen wie der Automobil- oder Bauindustrie eingesetzt werden.
Glas kann in optisches Glas, Quarzglas, mikrokristallines Glas, Saphirglas und mehr eingeteilt werden. Die wesentliche Eigenschaft von Glas ist seine Sprödigkeit, die herkömmliche Verarbeitungsmethoden vor große Herausforderungen stellt. Herkömmliche Glasschneidemethoden verwenden typischerweise Hartlegierungs- oder Diamantwerkzeuge, wobei der Schneidvorgang in zwei Schritte unterteilt ist. Zunächst wird mit einem diamantbestückten Werkzeug oder einer Hartmetall-Schleifscheibe ein Riss auf der Glasoberfläche erzeugt. Zweitens werden mechanische Mittel eingesetzt, um das Glas entlang der Risslinie zu trennen. Diese traditionellen Verfahren haben jedoch klare Nachteile. Sie sind relativ ineffizient, was zu unebenen Kanten führt, die oft ein zweites Polieren erfordern, und sie produzieren viel Schmutz und Staub. Darüber hinaus sind herkömmliche Methoden für Aufgaben wie das Bohren von Löchern in der Mitte von Glasscheiben oder das Schneiden unregelmäßiger Formen eine große Herausforderung. Hier zeigen sich die Vorteile des Laserschneidens von Glas. Im Jahr 2022 betrug der Umsatz der chinesischen Glasindustrie etwa 744,3 Milliarden Yuan. Die Durchdringung der Laserschneidtechnologie in der Glasindustrie befindet sich noch im Anfangsstadium, was auf einen erheblichen Raum für den Einsatz der Laserschneidtechnologie als Ersatz hinweist.
Laserschneiden von Glas: Von Mobiltelefonen an
Beim Laserschneiden von Glas wird häufig ein Bezier-Fokussierkopf eingesetzt, um Laserstrahlen mit hoher Spitzenleistung und Dichte im Glas zu erzeugen. Durch die Fokussierung des Bézier-Strahls im Inneren des Glases verdampft er das Material sofort und erzeugt eine Verdampfungszone, die sich schnell ausdehnt und Risse auf der Ober- und Unterseite bildet. Diese Risse bilden den Schnittbereich, der aus unzähligen winzigen Porenpunkten besteht und ein Durchtrennen äußerer Spannungsbrüche ermöglicht.
Mit bedeutenden Fortschritten in der Lasertechnologie ist auch die Leistung gestiegen. Ein grüner Nanosekundenlaser mit über 20 W Leistung kann Glas effektiv schneiden, während ein Pikosekunden-Ultraviolettlaser mit über 15 W Leistung mühelos Glas mit einer Dicke von weniger als 2 mm schneidet. Es gibt chinesische Unternehmen, die Glas mit einer Dicke von bis zu 17 mm schneiden können. Das Laserschneiden von Glas zeichnet sich durch eine hohe Effizienz aus. Beispielsweise dauert das Schneiden eines Glasstücks mit 10 cm Durchmesser auf einem 3 mm dicken Glas beim Laserschneiden nur etwa 10 Sekunden, verglichen mit mehreren Minuten mit mechanischen Messern. Die lasergeschnittenen Kanten sind glatt und weisen eine Kerbgenauigkeit von bis zu 30 μm auf, sodass bei allgemeinen Industrieprodukten keine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Das Laserschneiden von Glas ist eine relativ junge Entwicklung, die vor etwa sechs bis sieben Jahren begann. Die Mobiltelefonherstellung gehörte zu den ersten Anwendern, die das Laserschneiden von Kameraglasabdeckungen einsetzten und mit der Einführung eines Laser-Unsichtbarkeitsschneidegeräts einen Aufschwung erlebten. Mit der Beliebtheit von Vollbild-Smartphones hat das präzise Laserschneiden ganzer Glasscheiben mit großem Bildschirm die Glasverarbeitungskapazität erheblich gesteigert. Bei der Bearbeitung von Glaskomponenten für Mobiltelefone hat sich das Laserschneiden durchgesetzt. Dieser Trend wurde vor allem durch automatisierte Anlagen zur Laserbearbeitung von Mobiltelefon-Deckgläsern, Laserschneidgeräte für Kameraschutzlinsen und intelligente Anlagen zum Laserbohren von Glassubstraten vorangetrieben.
Im Auto montiertes elektronisches Bildschirmglas übernimmt nach und nach das Laserschneiden
In Autos montierte Bildschirme verbrauchen viele Glasscheiben, insbesondere für zentrale Kontrollbildschirme, Navigationssysteme, Dashcams usw. Heutzutage sind viele New-Energy-Fahrzeuge mit intelligenten Systemen und übergroßen zentralen Kontrollbildschirmen ausgestattet. Intelligente Systeme sind in Automobilen zum Standard geworden, wobei große und mehrfache Bildschirme sowie 3D-gekrümmte Bildschirme nach und nach zum Mainstream auf dem Markt werden. Glasabdeckungen für in Autos montierte Bildschirme werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften häufig verwendet, und ein hochwertiges gebogenes Bildschirmglas kann der Automobilindustrie ein ultimativeres Erlebnis bieten. Allerdings stellen die hohe Härte und Sprödigkeit von Glas eine Herausforderung bei der Verarbeitung dar.
Automontierte Glasscheiben erfordern eine hohe Präzision und die Toleranzen der zusammengebauten Strukturbauteile sind sehr gering. Große Maßfehler beim Zuschnitt von Quadrat-/Stabsieben können zu Montageproblemen führen. Herkömmliche Bearbeitungsmethoden umfassen mehrere Schritte wie unter anderem Radschneiden, manuelles Brechen, CNC-Formen und Anfasen. Da es sich um eine mechanische Verarbeitung handelt, weist sie Probleme wie geringe Effizienz, schlechte Qualität, niedrige Ausbeute und hohe Kosten auf. Nach dem Radschneiden kann die CNC-Bearbeitung der Form eines einzelnen Auto-Zentralsteuerungs-Abdeckglases bis zu 8–10 Minuten dauern. Mit ultraschnellen Lasern von über 100 W kann ein 17-mm-Glas in einem Zug geschnitten werden; Durch die Integration mehrerer Produktionsprozesse wird die Effizienz um 80 % gesteigert, wobei 1 Laser 20 CNC-Maschinen entspricht. Dadurch wird die Produktivität deutlich verbessert und die Stückkosten für die Bearbeitung gesenkt.
Andere Anwendungen von Lasern in Glas
Quarzglas hat eine einzigartige Struktur, die es schwierig macht, es mit Lasern zu spalten. Femtosekundenlaser können jedoch zum Ätzen von Quarzglas verwendet werden. Hierbei handelt es sich um eine Anwendung von Femtosekundenlasern zur Präzisionsbearbeitung und Ätzung von Quarzglas.Die Femtosekundenlasertechnologie ist eine sich in den letzten Jahren schnell entwickelnde fortschrittliche Verarbeitungstechnologie mit extrem hoher Verarbeitungspräzision und -geschwindigkeit, die das Ätzen und Bearbeiten auf verschiedenen Materialoberflächen im Mikrometer- bis Nanometerbereich ermöglicht. Die Laserkühlungstechnologie variiert je nach den sich ändernden Marktanforderungen. Als erfahrener Kältemaschinenhersteller, der unsere aktualisiertWasserkühler Die ultraschnellen Laserkühler der CWUP-Serie von TEYU Chiller Manufacturers können Produktionslinien entsprechend den Markttrends anpassen und effiziente und stabile Kühllösungen für Pikosekunden- und Femtosekundenlaser mit bis zu 60 W bereitstellen.
Das Laserschweißen von Glas ist eine neue Technologie, die in den letzten zwei bis drei Jahren entstanden ist und zunächst in Deutschland Einzug gehalten hat. Derzeit haben nur wenige Einheiten in China, wie Huagong Laser, das Xi'an Institute of Optics and Fine Mechanics und Harbin Hit Weld Technology, den Durchbruch mit dieser Technologie geschafft.Unter Einwirkung von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern können die von Lasern erzeugten Druckwellen Mikrorisse oder Spannungskonzentrationen im Glas erzeugen, die die Verbindung zwischen zwei Glasstücken fördern können. Das verbundene Glas ist nach dem Schweißen sehr fest und es ist bereits möglich, eine dichte Verschweißung zwischen 3 mm dickem Glas zu erreichen. Zukünftig konzentrieren sich die Forscher auch auf das Auftragsschweißen von Glas mit anderen Materialien. Derzeit sind diese neuen Verfahren noch nicht serienmäßig weit verbreitet, aber sobald sie ausgereift sind, werden sie zweifellos in einigen High-End-Anwendungsbereichen eine wichtige Rolle spielen.
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