ગ્લાસ લેસર પ્રોસેસિંગની વર્તમાન સ્થિતિ અને સંભાવનાનું અન્વેષણ

છેલ્લા દાયકામાં લેસર ઉત્પાદન ટેકનોલોજીમાં ઝડપી વિકાસ થયો છે, જેનો મુખ્ય ઉપયોગ ધાતુની સામગ્રી માટે લેસર પ્રોસેસિંગ છે. મેટલ લેસર પ્રોસેસિંગમાં લેસર કટીંગ, લેસર વેલ્ડીંગ અને ધાતુઓનું લેસર ક્લેડીંગ એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓમાંની એક છે. જોકે, જેમ જેમ સાંદ્રતા વધે છે, તેમ તેમ લેસર ઉત્પાદનોનું એકરૂપીકરણ ગંભીર બન્યું છે, જેના કારણે લેસર બજારનો વિકાસ મર્યાદિત થયો છે. તેથી, આ ક્ષેત્રમાં પ્રવેશ મેળવવા માટે, લેસર એપ્લિકેશનોને નવા મટીરીયલ ડોમેન્સમાં વિસ્તરણ કરવું પડશે. લેસર એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય બિન-ધાતુ સામગ્રીમાં કાપડ, કાચ, પ્લાસ્ટિક, પોલિમર, સિરામિક્સ અને વધુનો સમાવેશ થાય છે. દરેક સામગ્રીમાં બહુવિધ ઉદ્યોગો શામેલ છે, પરંતુ પરિપક્વ પ્રક્રિયા તકનીકો પહેલાથી જ અસ્તિત્વમાં છે, જેના કારણે લેસર અવેજી સરળ કાર્ય નથી.

બિન-ધાતુ સામગ્રી ક્ષેત્રમાં પ્રવેશવા માટે, સામગ્રી સાથે લેસર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા શક્ય છે કે કેમ અને પ્રતિકૂળ પ્રતિક્રિયાઓ થશે કે કેમ તેનું વિશ્લેષણ કરવું જરૂરી છે. હાલમાં, કાચ બેચ લેસર પ્રોસેસિંગ એપ્લિકેશનો માટે ઉચ્ચ મૂલ્ય અને સંભાવના સાથે એક મુખ્ય ક્ષેત્ર તરીકે અલગ પડે છે.

ગ્લાસ લેસર કટીંગ માટે મોટી જગ્યા

કાચ એ એક મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ ઓટોમોટિવ, બાંધકામ, તબીબી અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ જેવા વિવિધ ઉદ્યોગોમાં થાય છે. તેના ઉપયોગો નાના પાયે ઓપ્ટિકલ ફિલ્ટર્સ માપતા માઇક્રોમીટરથી લઈને ઓટોમોટિવ અથવા બાંધકામ જેવા ઉદ્યોગોમાં વપરાતા મોટા પાયે કાચ પેનલ્સ સુધીના છે.

કાચને ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ, ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ, માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇન ગ્લાસ, નીલમ ગ્લાસ અને વધુમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. કાચની નોંધપાત્ર લાક્ષણિકતા તેની બરડપણું છે, જે પરંપરાગત પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓ માટે નોંધપાત્ર પડકારો ઉભા કરે છે. પરંપરાગત કાચ કાપવાની પદ્ધતિઓમાં સામાન્ય રીતે સખત મિશ્રધાતુ અથવા હીરાના સાધનોનો ઉપયોગ થાય છે, જેમાં કાપવાની પ્રક્રિયાને બે તબક્કામાં વહેંચવામાં આવે છે. સૌપ્રથમ, હીરા-ટિપ્ડ ટૂલ અથવા હાર્ડ એલોય ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલનો ઉપયોગ કરીને કાચની સપાટી પર તિરાડ બનાવવામાં આવે છે. બીજું, ક્રેક લાઇન સાથે કાચને અલગ કરવા માટે યાંત્રિક માધ્યમોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો કે, આ પરંપરાગત પ્રક્રિયાઓમાં સ્પષ્ટ ખામીઓ છે. તેઓ પ્રમાણમાં બિનકાર્યક્ષમ છે, જેના પરિણામે અસમાન ધાર બને છે જેને ઘણીવાર ગૌણ પોલિશિંગની જરૂર પડે છે, અને તેઓ ઘણો કાટમાળ અને ધૂળ ઉત્પન્ન કરે છે. વધુમાં, કાચની પેનલોની વચ્ચે છિદ્રો ખોદવા અથવા અનિયમિત આકાર કાપવા જેવા કાર્યો માટે, પરંપરાગત પદ્ધતિઓ ખૂબ પડકારજનક છે. આ તે જગ્યા છે જ્યાં લેસર કટીંગ ગ્લાસના ફાયદા સ્પષ્ટ થાય છે. 2022 માં, ચીનના કાચ ઉદ્યોગના વેચાણની આવક આશરે 744.3 અબજ યુઆન હતી. કાચ ઉદ્યોગમાં લેસર કટીંગ ટેકનોલોજીનો પ્રવેશ દર હજુ પણ તેના પ્રારંભિક તબક્કામાં છે, જે લેસર કટીંગ ટેકનોલોજીના વિકલ્પ તરીકે ઉપયોગ માટે નોંધપાત્ર અવકાશ સૂચવે છે.

ગ્લાસ લેસર કટીંગ: મોબાઇલ ફોનથી આગળ

ગ્લાસ લેસર કટીંગ ઘણીવાર બેઝિયર ફોકસિંગ હેડનો ઉપયોગ કરે છે જેથી કાચની અંદર ઉચ્ચ શક્તિ અને ઘનતાવાળા લેસર બીમ ઉત્પન્ન થાય. કાચની અંદર બેઝિયર બીમને કેન્દ્રિત કરીને, તે તરત જ સામગ્રીનું બાષ્પીભવન કરે છે, એક બાષ્પીભવન ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે ઝડપથી વિસ્તરે છે અને ઉપર અને નીચેની સપાટી પર તિરાડો બનાવે છે. આ તિરાડો અસંખ્ય નાના છિદ્ર બિંદુઓથી બનેલા કટીંગ વિભાગની રચના કરે છે, જે બાહ્ય તાણના ફ્રેક્ચરમાંથી કટીંગ પ્રાપ્ત કરે છે.

લેસર ટેકનોલોજીમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ સાથે, પાવર લેવલમાં પણ વધારો થયો છે. 20W થી વધુ પાવર ધરાવતું નેનોસેકન્ડ ગ્રીન લેસર અસરકારક રીતે કાચ કાપી શકે છે, જ્યારે 15W થી વધુ પાવર ધરાવતું પીકોસેકન્ડ અલ્ટ્રાવાયોલેટ લેસર 2mm થી ઓછી જાડાઈવાળા કાચને સરળતાથી કાપી શકે છે. એવા ચીની સાહસો છે જે 17 મીમી જાડા સુધીના કાચ કાપી શકે છે. લેસર કટીંગ ગ્લાસ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે. દાખલા તરીકે, 3 મીમી જાડા કાચ પર 10 સેમી વ્યાસના કાચના ટુકડાને લેસર કટીંગથી કાપવામાં ફક્ત 10 સેકન્ડ લાગે છે, જ્યારે યાંત્રિક છરીઓથી કાપવામાં થોડી મિનિટો લાગે છે. લેસર-કટ કિનારીઓ સરળ હોય છે, 30μm સુધીની નોચ ચોકસાઈ સાથે, સામાન્ય ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનો માટે ગૌણ મશીનિંગની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે.

લેસર-કટીંગ ગ્લાસ એ પ્રમાણમાં તાજેતરનો વિકાસ છે, જે લગભગ છ થી સાત વર્ષ પહેલાં શરૂ થયો હતો. મોબાઇલ ફોન ઉત્પાદન ઉદ્યોગ શરૂઆતમાં કેમેરા ગ્લાસ કવર પર લેસર કટીંગનો ઉપયોગ કરતો હતો અને લેસર ઇનવિઝિબિલિટી કટીંગ ડિવાઇસની રજૂઆત સાથે તેમાં ઉછાળો આવ્યો. ફુલ-સ્ક્રીન સ્માર્ટફોનની લોકપ્રિયતા સાથે, સમગ્ર મોટી-સ્ક્રીન ગ્લાસ પેનલના ચોક્કસ લેસર કટીંગથી ગ્લાસ પ્રોસેસિંગ ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે. મોબાઇલ ફોન માટે કાચના ઘટકોની પ્રક્રિયાની વાત આવે ત્યારે લેસર કટીંગ સામાન્ય બની ગયું છે. આ વલણ મુખ્યત્વે મોબાઇલ ફોન કવર ગ્લાસના લેસર પ્રોસેસિંગ માટેના સ્વચાલિત ઉપકરણો, કેમેરા પ્રોટેક્શન લેન્સ માટે લેસર કટીંગ ઉપકરણો અને લેસર ડ્રિલિંગ ગ્લાસ સબસ્ટ્રેટ માટે બુદ્ધિશાળી ઉપકરણો દ્વારા ચલાવવામાં આવ્યું છે.

કાર-માઉન્ટેડ ઇલેક્ટ્રોનિક સ્ક્રીન ગ્લાસ ધીમે ધીમે લેસર કટીંગ અપનાવી રહ્યું છે

કાર-માઉન્ટેડ સ્ક્રીનો ઘણી બધી કાચની પેનલ વાપરે છે, ખાસ કરીને સેન્ટ્રલ કંટ્રોલ સ્ક્રીન, નેવિગેશન સિસ્ટમ્સ, ડેશકેમ્સ વગેરે માટે. આજકાલ, ઘણા નવા ઉર્જા વાહનો બુદ્ધિશાળી સિસ્ટમો અને મોટા કદના કેન્દ્રીય નિયંત્રણ સ્ક્રીનોથી સજ્જ છે. ઓટોમોબાઈલમાં બુદ્ધિશાળી સિસ્ટમ્સ પ્રમાણભૂત બની ગઈ છે, જેમાં મોટી અને બહુવિધ સ્ક્રીનો, તેમજ 3D વક્ર સ્ક્રીનો ધીમે ધીમે બજારની મુખ્ય ધારા બની રહી છે. કાર-માઉન્ટેડ સ્ક્રીનો માટે ગ્લાસ કવર પેનલ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે કારણ કે તેમની ઉત્તમ લાક્ષણિકતાઓ છે, અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા વક્ર સ્ક્રીન ગ્લાસ ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગ માટે વધુ ઉત્તમ અનુભવ પ્રદાન કરી શકે છે. જોકે, કાચની ઉચ્ચ કઠિનતા અને બરડપણું પ્રક્રિયા માટે પડકાર ઉભો કરે છે.

કાર-માઉન્ટેડ કાચની સ્ક્રીનોને ઉચ્ચ ચોકસાઇની જરૂર પડે છે, અને એસેમ્બલ માળખાકીય ઘટકોની સહનશીલતા ખૂબ ઓછી હોય છે. ચોરસ/બાર સ્ક્રીન કાપતી વખતે મોટી પરિમાણીય ભૂલો એસેમ્બલી સમસ્યાઓ તરફ દોરી શકે છે. પરંપરાગત પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓમાં વ્હીલ કટીંગ, મેન્યુઅલ બ્રેકિંગ, CNC શેપિંગ અને ચેમ્ફરિંગ જેવા અનેક પગલાંનો સમાવેશ થાય છે. તે યાંત્રિક પ્રક્રિયા હોવાથી, તે ઓછી કાર્યક્ષમતા, નબળી ગુણવત્તા, ઓછો ઉપજ દર અને ઊંચી કિંમત જેવી સમસ્યાઓથી પીડાય છે. વ્હીલ કટીંગ પછી, સિંગલ કાર સેન્ટ્રલ કંટ્રોલ કવર ગ્લાસ આકારના CNC મશીનિંગમાં 8-10 મિનિટ જેટલો સમય લાગી શકે છે. ૧૦૦ વોટથી વધુના અલ્ટ્રા-ફાસ્ટ લેસર સાથે, ૧૭ મીમી ગ્લાસ એક જ સ્ટ્રોકમાં કાપી શકાય છે; બહુવિધ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓને એકીકૃત કરવાથી કાર્યક્ષમતા ૮૦% વધે છે, જ્યાં ૧ લેસર ૨૦ સીએનસી મશીનો બરાબર છે. આ ઉત્પાદકતામાં ઘણો સુધારો કરે છે અને યુનિટ પ્રોસેસિંગ ખર્ચ ઘટાડે છે.

કાચમાં લેસરોના અન્ય ઉપયોગો

ક્વાર્ટઝ ગ્લાસમાં એક અનોખી રચના હોય છે, જેના કારણે લેસર વડે કટને વિભાજીત કરવું મુશ્કેલ બને છે, પરંતુ ફેમટોસેકન્ડ લેસરનો ઉપયોગ ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ પર એચિંગ માટે કરી શકાય છે. આ ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ પર ચોકસાઇ મશીનિંગ અને એચિંગ માટે ફેમટોસેકન્ડ લેસરોનો ઉપયોગ છે. ફેમટોસેકન્ડ લેસર ટેકનોલોજી તાજેતરના વર્ષોમાં ઝડપથી વિકસતી અદ્યતન પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજી છે, જેમાં અત્યંત ઉચ્ચ પ્રોસેસિંગ ચોકસાઇ અને ગતિ છે, જે વિવિધ સામગ્રીની સપાટી પર માઇક્રોમીટરથી નેનોમીટર-સ્તર સુધી એચિંગ અને પ્રોસેસિંગ કરવા સક્ષમ છે.  બદલાતી બજારની માંગ સાથે લેસર કૂલિંગ ટેકનોલોજી બદલાય છે. એક અનુભવી ચિલર ઉત્પાદક તરીકે જે અમારા અપડેટ કરે છે પાણી ચિલર  બજારના વલણોને ધ્યાનમાં રાખીને ઉત્પાદન લાઇન, TEYU ચિલર ઉત્પાદકના CWUP-શ્રેણી અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર ચિલર્સ 60W સુધીના પિકોસેકન્ડ અને ફેમટોસેકન્ડ લેસર માટે કાર્યક્ષમ અને સ્થિર કૂલિંગ સોલ્યુશન્સ પ્રદાન કરી શકે છે.

કાચનું લેસર વેલ્ડીંગ એ એક નવી ટેકનોલોજી છે જે છેલ્લા બે થી ત્રણ વર્ષમાં ઉભરી આવી છે, જે શરૂઆતમાં જર્મનીમાં દેખાઈ હતી. હાલમાં, ચીનમાં ફક્ત થોડા જ એકમો, જેમ કે હુઆગોંગ લેસર, શીઆન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ઓપ્ટિક્સ એન્ડ ફાઇન મિકેનિક્સ અને હાર્બિન હિટ વેલ્ડ ટેકનોલોજી, આ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરી શક્યા છે. હાઇ-પાવર, અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સ લેસરોની ક્રિયા હેઠળ, લેસર દ્વારા ઉત્પન્ન થતા દબાણ તરંગો કાચમાં માઇક્રોક્રેક્સ અથવા તણાવ સાંદ્રતા બનાવી શકે છે, જે કાચના બે ટુકડાઓ વચ્ચે બંધનને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે.  વેલ્ડીંગ પછી બોન્ડેડ ગ્લાસ ખૂબ જ મજબૂત હોય છે, અને 3 મીમી જાડા કાચ વચ્ચે ચુસ્ત વેલ્ડીંગ પ્રાપ્ત કરવું પહેલાથી જ શક્ય છે. ભવિષ્યમાં, સંશોધકો અન્ય સામગ્રી સાથે કાચના ઓવરલે વેલ્ડીંગ પર પણ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યા છે. હાલમાં, આ નવી પ્રક્રિયાઓ હજુ સુધી બેચમાં વ્યાપકપણે લાગુ કરવામાં આવી નથી, પરંતુ એકવાર પરિપક્વ થયા પછી, તેઓ નિઃશંકપણે કેટલાક ઉચ્ચ-સ્તરીય એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવશે.