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Contrôle précis de la température pour les systèmes laser et les applications industrielles depuis 2002
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Actuellement, le verre s’impose comme un domaine majeur à forte valeur ajoutée et potentiel pour les applications de traitement laser batch. La technologie laser femtoseconde est une technologie de traitement avancée qui se développe rapidement ces dernières années, avec une précision et une vitesse de traitement extrêmement élevées, capable de graver et de traiter de l'ordre du micromètre au nanomètre sur diverses surfaces de matériaux (y compris le traitement laser du verre).
La technologie de fabrication au laser a connu un développement rapide au cours de la dernière décennie, sa principale application étant le traitement au laser des matériaux métalliques. La découpe laser, le soudage laser et le revêtement laser des métaux font partie des processus les plus importants dans le traitement laser des métaux. Cependant, à mesure que la concentration augmente, l’homogénéisation des produits laser est devenue importante, limitant la croissance du marché du laser. Par conséquent, pour percer, les applications laser doivent s’étendre à de nouveaux domaines de matériaux. Les matériaux non métalliques adaptés aux applications laser comprennent les tissus, le verre, les plastiques, les polymères, les céramiques, etc. Chaque matériau implique plusieurs industries, mais des techniques de traitement éprouvées existent déjà, ce qui rend le remplacement du laser pas une tâche facile.
Pour entrer dans le domaine des matériaux non métalliques, il est nécessaire d'analyser si l'interaction laser avec le matériau est réalisable et si des réactions indésirables se produiront. Actuellement, le verre s’impose comme un domaine majeur à forte valeur ajoutée et potentiel pour les applications de traitement laser batch.
Grand espace pour la découpe laser du verre
Le verre est un matériau industriel important utilisé dans diverses industries telles que l'automobile, la construction, le médical et l'électronique. Ses applications vont des filtres optiques à petite échelle mesurant des micromètres aux panneaux de verre à grande échelle utilisés dans des industries comme l'automobile ou la construction.
Le verre peut être classé en verre optique, verre de quartz, verre microcristallin, verre saphir, etc. La caractéristique importante du verre est sa fragilité, qui pose des défis importants aux méthodes de traitement traditionnelles. Les méthodes traditionnelles de découpe du verre utilisent généralement des outils en alliage dur ou en diamant, le processus de découpe étant divisé en deux étapes. Tout d'abord, une fissure est créée sur la surface du verre à l'aide d'un outil à pointe de diamant ou d'une meule en alliage dur. Deuxièmement, des moyens mécaniques sont utilisés pour séparer le verre le long de la ligne de fissure. Cependant, ces procédés traditionnels présentent des inconvénients évidents. Ils sont relativement inefficaces, ce qui entraîne des bords irréguliers qui nécessitent souvent un polissage secondaire, et produisent beaucoup de débris et de poussière. De plus, pour des tâches telles que percer des trous au milieu de panneaux de verre ou découper des formes irrégulières, les méthodes traditionnelles sont assez difficiles. C’est là que les avantages de la découpe laser du verre deviennent évidents. En 2022, le chiffre d'affaires de l'industrie du verre en Chine s'élevait à environ 744,3 milliards de yuans. Le taux de pénétration de la technologie de découpe laser dans l’industrie du verre en est encore à ses débuts, ce qui indique qu’il existe un espace important pour l’application de la technologie de découpe laser en tant que substitut.
Découpe laser du verre : à partir des téléphones portables
La découpe laser du verre utilise souvent une tête de focalisation Bézier pour générer des faisceaux laser à haute puissance de crête et densité dans le verre. En focalisant le faisceau de Bézier à l'intérieur du verre, il vaporise instantanément le matériau, créant une zone de vaporisation qui se dilate rapidement pour former des fissures sur les surfaces supérieure et inférieure. Ces fissures forment la section de coupe composée d'innombrables points de pores minuscules, permettant de couper à travers les fractures de contrainte externes.
Grâce aux progrès significatifs de la technologie laser, les niveaux de puissance ont également augmenté. Un laser vert nanoseconde d'une puissance supérieure à 20 W peut couper efficacement le verre, tandis qu'un laser ultraviolet picoseconde d'une puissance supérieure à 15 W coupe sans effort le verre de moins de 2 mm d'épaisseur. Il existe des entreprises chinoises capables de couper du verre jusqu'à 17 mm d'épaisseur. Le verre découpé au laser offre une efficacité élevée. Par exemple, découper un morceau de verre de 10 cm de diamètre sur un verre de 3 mm d'épaisseur ne prend qu'environ 10 secondes avec la découpe laser, contre plusieurs minutes avec des couteaux mécaniques. Les bords découpés au laser sont lisses, avec une précision d'encoche allant jusqu'à 30 μm, éliminant ainsi le besoin d'usinage secondaire pour les produits industriels généraux.
La découpe du verre au laser est un développement relativement récent, qui a débuté il y a environ six à sept ans. L'industrie de la fabrication de téléphones portables a été parmi les premiers à l'adopter, utilisant la découpe au laser sur les couvercles de verre des appareils photo et connaissant un essor important avec l'introduction d'un dispositif de découpe laser invisible. Avec la popularité des smartphones plein écran, la découpe laser précise de panneaux de verre grand écran entiers a considérablement augmenté la capacité de traitement du verre. La découpe au laser est devenue courante dans le traitement des composants en verre des téléphones portables. Cette tendance a été principalement motivée par les équipements automatisés pour le traitement au laser des vitres de protection des téléphones portables, les dispositifs de découpe laser pour les lentilles de protection des appareils photo et les équipements intelligents pour le perçage laser des substrats en verre.
Le verre d’écran électronique monté sur voiture adopte progressivement la découpe laser
Les écrans montés sur les voitures consomment beaucoup de panneaux de verre, notamment pour les écrans de commande centraux, les systèmes de navigation, les dashcams, etc. De nos jours, de nombreux véhicules à énergies nouvelles sont équipés de systèmes intelligents et d'écrans de commande centraux surdimensionnés. Les systèmes intelligents sont devenus la norme dans les automobiles, avec des écrans grands et multiples, ainsi que des écrans incurvés 3D devenant progressivement le courant dominant du marché. Les panneaux de couverture en verre pour écrans montés sur voiture sont largement utilisés en raison de leurs excellentes caractéristiques, et un verre d'écran incurvé de haute qualité peut offrir une expérience plus ultime à l'industrie automobile. Cependant, la dureté et la fragilité élevées du verre posent un défi au traitement.
Les écrans de verre montés sur voiture nécessitent une grande précision et les tolérances des composants structurels assemblés sont très faibles. Des erreurs dimensionnelles importantes lors de la découpe des écrans carrés/barres peuvent entraîner des problèmes d'assemblage. Les méthodes de traitement traditionnelles impliquent plusieurs étapes telles que la coupe des meules, le bris manuel, le façonnage CNC et le chanfreinage, entre autres. Puisqu'il s'agit d'un traitement mécanique, il souffre de problèmes tels qu'un faible rendement, une mauvaise qualité, un faible taux de rendement et un coût élevé. Après la découpe des roues, l'usinage CNC d'une forme de verre de protection de commande centrale de voiture unique peut prendre jusqu'à 8 à 10 minutes. Avec des lasers ultra rapides de plus de 100 W, un verre de 17 mm peut être découpé d'un seul coup ; l'intégration de plusieurs processus de production augmente l'efficacité de 80 %, où 1 laser équivaut à 20 machines CNC. Cela améliore considérablement la productivité et réduit les coûts de traitement unitaires.
Autres applications des lasers dans le verre
Le verre de quartz a une structure unique, ce qui rend difficile la découpe au laser, mais les lasers femtoseconde peuvent être utilisés pour la gravure sur le verre de quartz. Il s'agit d'une application des lasers femtoseconde pour l'usinage de précision et la gravure sur verre de quartz.La technologie laser femtoseconde est une technologie de traitement avancée qui se développe rapidement ces dernières années, avec une précision et une vitesse de traitement extrêmement élevées, capable de graver et de traiter de l'ordre du micromètre au nanomètre sur diverses surfaces de matériaux. La technologie de refroidissement laser varie en fonction de l’évolution des demandes du marché. En tant que fabricant de refroidisseurs expérimenté qui met à jour notrerefroidisseur d'eau Lignes de production conformes aux tendances du marché, les refroidisseurs laser ultrarapides de la série CWUP du fabricant de refroidisseurs TEYU peuvent fournir des solutions de refroidissement efficaces et stables pour les lasers picoseconde et femtoseconde jusqu'à 60 W.
Le soudage du verre au laser est une nouvelle technologie apparue au cours des deux ou trois dernières années, initialement apparue en Allemagne. Actuellement, seules quelques unités en Chine, telles que Huagong Laser, l'Institut d'optique et de mécanique fine de Xi'an et Harbin Hit Weld Technology, ont franchi cette technologie.Sous l’action de lasers à impulsions ultra-courtes de forte puissance, les ondes de pression générées par les lasers peuvent créer des microfissures ou des concentrations de contraintes dans le verre, susceptibles de favoriser la liaison entre deux morceaux de verre. Le verre collé après soudage est très ferme et il est déjà possible de réaliser une soudure serrée entre du verre de 3 mm d'épaisseur. À l’avenir, les chercheurs se concentreront également sur le soudage par superposition du verre avec d’autres matériaux. Actuellement, ces nouveaux procédés n’ont pas encore été largement appliqués par lots, mais une fois arrivés à maturité, ils joueront sans aucun doute un rôle important dans certains domaines d’application haut de gamme.
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