ग्लास लेजर प्रोसेसिंग की वर्तमान स्थिति और संभावनाओं का अन्वेषण

पिछले दशक में लेजर विनिर्माण प्रौद्योगिकी का तेजी से विकास हुआ है, जिसका प्राथमिक अनुप्रयोग धातु सामग्री के लेजर प्रसंस्करण में है। धातुओं की लेजर कटिंग, लेजर वेल्डिंग और लेजर क्लैडिंग धातु लेजर प्रसंस्करण की सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से हैं। हालांकि, जैसे-जैसे सांद्रता बढ़ती है, लेजर उत्पादों का मानकीकरण गंभीर होता जा रहा है, जिससे लेजर बाजार की वृद्धि सीमित हो रही है। इसलिए, इस बाधा को पार करने के लिए, लेजर अनुप्रयोगों को नए पदार्थ क्षेत्रों में विस्तारित करना होगा। लेजर अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त अधात्विक पदार्थों में कपड़े, कांच, प्लास्टिक, पॉलिमर, सिरेमिक आदि शामिल हैं। प्रत्येक पदार्थ कई उद्योगों से संबंधित है, लेकिन परिपक्व प्रसंस्करण तकनीकें पहले से ही मौजूद हैं, जिससे लेजर का उपयोग करना आसान नहीं है।

अधात्विक पदार्थों के क्षेत्र में प्रवेश करने के लिए, यह विश्लेषण करना आवश्यक है कि क्या उस पदार्थ के साथ लेजर की परस्पर क्रिया संभव है और क्या कोई प्रतिकूल प्रतिक्रिया होगी। वर्तमान में, कांच उच्च मूल्यवर्धन और बैच लेजर प्रसंस्करण अनुप्रयोगों की क्षमता वाला एक प्रमुख क्षेत्र है।

ग्लास लेजर कटिंग के लिए बड़ा स्थान

कांच एक महत्वपूर्ण औद्योगिक सामग्री है जिसका उपयोग ऑटोमोटिव, निर्माण, चिकित्सा और इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे विभिन्न उद्योगों में किया जाता है। इसके अनुप्रयोग सूक्ष्म मीटर में मापे जाने वाले छोटे ऑप्टिकल फिल्टर से लेकर ऑटोमोटिव या निर्माण जैसे उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले बड़े कांच के पैनल तक फैले हुए हैं।

कांच को ऑप्टिकल ग्लास, क्वार्ट्ज़ ग्लास, माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्लास, नीलम ग्लास आदि श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है। कांच की एक प्रमुख विशेषता इसकी भंगुरता है, जो पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियां पेश करती है। कांच काटने की पारंपरिक विधियों में आमतौर पर कठोर मिश्र धातु या हीरे के औजारों का उपयोग किया जाता है, और काटने की प्रक्रिया दो चरणों में विभाजित होती है। सबसे पहले, हीरे की नोक वाले औजार या कठोर मिश्र धातु पीसने वाले पहिये का उपयोग करके कांच की सतह पर एक दरार बनाई जाती है। दूसरे चरण में, दरार रेखा के साथ कांच को अलग करने के लिए यांत्रिक साधनों का उपयोग किया जाता है। हालांकि, इन पारंपरिक प्रक्रियाओं में स्पष्ट कमियां हैं। ये अपेक्षाकृत कम कुशल हैं, जिसके परिणामस्वरूप असमान किनारे बनते हैं जिन्हें अक्सर द्वितीयक पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है, और इनसे बहुत अधिक मलबा और धूल उत्पन्न होती है। इसके अलावा, कांच के पैनलों के बीच में छेद करने या अनियमित आकृतियों को काटने जैसे कार्यों के लिए, पारंपरिक विधियां काफी चुनौतीपूर्ण हैं। यहीं पर लेजर कटिंग ग्लास के फायदे स्पष्ट हो जाते हैं। 2022 में, चीन के कांच उद्योग का बिक्री राजस्व लगभग 744.3 बिलियन युआन था। कांच उद्योग में लेजर कटिंग तकनीक की पैठ की दर अभी भी प्रारंभिक चरण में है, जो लेजर कटिंग तकनीक को एक विकल्प के रूप में लागू करने के लिए महत्वपूर्ण गुंजाइश दर्शाती है।

ग्लास लेजर कटिंग: मोबाइल फोन से लेकर आगे तक

ग्लास लेजर कटिंग में अक्सर बेज़ियर फोकसिंग हेड का उपयोग किया जाता है, जिससे ग्लास के अंदर उच्च पीक पावर और घनत्व वाली लेजर किरणें उत्पन्न होती हैं। बेज़ियर किरण को ग्लास के अंदर केंद्रित करके, यह सामग्री को तुरंत वाष्पीकृत कर देता है, जिससे एक वाष्पीकरण क्षेत्र बनता है, जो तेजी से फैलकर ऊपरी और निचली सतहों पर दरारें पैदा करता है। ये दरारें असंख्य छोटे छिद्रों से बने कटिंग सेक्शन का निर्माण करती हैं, जिससे बाहरी तनाव दरारों को काटकर कटिंग की जा सकती है।

लेजर तकनीक में महत्वपूर्ण प्रगति के साथ, शक्ति स्तर भी बढ़ गए हैं। 20W से अधिक शक्ति वाला नैनोसेकंड ग्रीन लेजर कांच को प्रभावी ढंग से काट सकता है, जबकि 15W से अधिक शक्ति वाला पिकोसेकंड अल्ट्रावायलेट लेजर 2mm से कम मोटाई वाले कांच को आसानी से काट देता है। चीन में कुछ ऐसी कंपनियां भी हैं जो 17mm तक मोटे कांच को काट सकती हैं। लेजर से कांच काटने की दक्षता बहुत अधिक है। उदाहरण के लिए, 3mm मोटे कांच पर 10cm व्यास के कांच के टुकड़े को लेजर से काटने में केवल 10 सेकंड लगते हैं, जबकि यांत्रिक चाकू से काटने में कई मिनट लग जाते हैं। लेजर से कटे किनारे चिकने होते हैं, और इनकी नॉच एक्यूरेसी 30μm तक होती है, जिससे सामान्य औद्योगिक उत्पादों के लिए द्वितीयक मशीनिंग की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

लेज़र कटिंग ग्लास एक अपेक्षाकृत नई तकनीक है, जिसकी शुरुआत लगभग छह से सात साल पहले हुई थी। मोबाइल फोन निर्माण उद्योग ने सबसे पहले इसे अपनाया, कैमरा ग्लास कवर पर लेज़र कटिंग का उपयोग किया और लेज़र इनविजिबिलिटी कटिंग डिवाइस के आने के बाद इसमें काफी वृद्धि देखी गई। फुल-स्क्रीन स्मार्टफोन की लोकप्रियता के साथ, बड़े स्क्रीन वाले ग्लास पैनल की सटीक लेज़र कटिंग ने ग्लास प्रोसेसिंग क्षमता को काफी बढ़ाया है। मोबाइल फोन के ग्लास कंपोनेंट प्रोसेसिंग में लेज़र कटिंग आम हो गई है। यह प्रवृत्ति मुख्य रूप से मोबाइल फोन कवर ग्लास की लेज़र प्रोसेसिंग के लिए स्वचालित उपकरणों, कैमरा प्रोटेक्शन लेंस के लिए लेज़र कटिंग डिवाइस और ग्लास सबस्ट्रेट्स की लेज़र ड्रिलिंग के लिए बुद्धिमान उपकरणों द्वारा संचालित है।

कार में लगने वाले इलेक्ट्रॉनिक स्क्रीन ग्लास में लेजर कटिंग तकनीक का उपयोग धीरे-धीरे बढ़ रहा है।

कार में लगी स्क्रीनें बड़ी मात्रा में कांच के पैनलों का उपयोग करती हैं, विशेष रूप से केंद्रीय नियंत्रण स्क्रीन, नेविगेशन सिस्टम, डैशकैम आदि के लिए। आजकल, कई नई ऊर्जा ऊर्जा वाली गाड़ियाँ बुद्धिमान प्रणालियों और बड़े आकार की केंद्रीय नियंत्रण स्क्रीनों से सुसज्जित हैं। बुद्धिमान प्रणालियाँ ऑटोमोबाइल में मानक बन गई हैं, जिनमें बड़ी और कई स्क्रीनें, साथ ही 3डी घुमावदार स्क्रीनें धीरे-धीरे बाजार में मुख्यधारा बन रही हैं। कार में लगी स्क्रीनों के लिए कांच के कवर पैनल अपनी उत्कृष्ट विशेषताओं के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, और उच्च गुणवत्ता वाला घुमावदार स्क्रीन ग्लास ऑटोमोटिव उद्योग को एक बेहतर अनुभव प्रदान कर सकता है। हालांकि, कांच की उच्च कठोरता और भंगुरता प्रसंस्करण में एक चुनौती पेश करती है।

कार में लगने वाली कांच की स्क्रीन के लिए उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है, और असेंबल किए गए संरचनात्मक घटकों की सहनशीलता बहुत कम होती है। वर्गाकार/बार स्क्रीन की कटिंग के दौरान बड़े आयामी त्रुटियों से असेंबली में समस्याएँ आ सकती हैं। पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों में कई चरण शामिल होते हैं जैसे व्हील कटिंग, मैनुअल ब्रेकिंग, सीएनसी शेपिंग और चैम्फरिंग आदि। चूंकि यह यांत्रिक प्रसंस्करण है, इसलिए इसमें कम दक्षता, खराब गुणवत्ता, कम उत्पादन दर और उच्च लागत जैसी समस्याएं हैं। व्हील कटिंग के बाद, एक कार सेंट्रल कंट्रोल कवर ग्लास शेप की सीएनसी मशीनिंग में 8-10 मिनट तक लग सकते हैं। 100W से अधिक के अल्ट्रा-फास्ट लेजर से 17mm का ग्लास एक ही बार में काटा जा सकता है; कई उत्पादन प्रक्रियाओं को एकीकृत करने से दक्षता में 80% तक वृद्धि होती है, जहां 1 लेजर 20 सीएनसी मशीनों के बराबर होता है। इससे उत्पादकता में काफी सुधार होता है और प्रति यूनिट प्रसंस्करण लागत कम हो जाती है।

कांच में लेजर के अन्य अनुप्रयोग

क्वार्ट्ज़ ग्लास की संरचना अनूठी होती है, जिससे लेज़र द्वारा इसे काटना मुश्किल होता है, लेकिन फेमटोसेकंड लेज़र का उपयोग क्वार्ट्ज़ ग्लास पर नक्काशी के लिए किया जा सकता है। यह क्वार्ट्ज़ ग्लास पर सटीक मशीनिंग और नक्काशी के लिए फेमटोसेकंड लेज़र का एक अनुप्रयोग है। फेमटोसेकंड लेज़र तकनीक हाल के वर्षों में तेजी से विकसित हो रही एक उन्नत प्रसंस्करण तकनीक है, जिसमें अत्यधिक उच्च प्रसंस्करण सटीकता और गति होती है, जो विभिन्न सामग्रियों की सतहों पर माइक्रोमीटर से नैनोमीटर स्तर की नक्काशी और प्रसंस्करण करने में सक्षम है। लेज़र कूलिंग तकनीक बाजार की बदलती मांगों के साथ बदलती रहती है। एक अनुभवी चिलर निर्माता के रूप में, हम अपनी तकनीक को अपडेट करते रहते हैं। वाटर चिलर बाजार के रुझानों के अनुरूप उत्पादन लाइनों में, TEYU चिलर निर्माता के CWUP-सीरीज़ अल्ट्राफास्ट लेजर चिलर 60W तक के पिकोसेकंड और फेमटोसेकंड लेजर के लिए कुशल और स्थिर शीतलन समाधान प्रदान कर सकते हैं।

लेज़र वेल्डिंग के ज़रिए कांच की वेल्डिंग करना एक नई तकनीक है जो पिछले दो-तीन सालों में उभरी है, शुरुआत में जर्मनी में इसका प्रचलन हुआ। फिलहाल, चीन में कुछ ही इकाइयां, जैसे हुआगोंग लेज़र, शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड फाइन मैकेनिक्स और हार्बिन हिट वेल्ड टेक्नोलॉजी, इस तकनीक में महारत हासिल कर पाई हैं। उच्च शक्ति वाले, अति-लघु पल्स लेज़रों की क्रिया से उत्पन्न दबाव तरंगें कांच में सूक्ष्म दरारें या तनाव संकेंद्रण पैदा कर सकती हैं, जिससे कांच के दो टुकड़ों के बीच बंधन मजबूत होता है। वेल्डिंग के बाद जुड़ा हुआ कांच बहुत मजबूत होता है, और अब 3 मिमी मोटे कांच के बीच भी मजबूत वेल्डिंग करना संभव है। भविष्य में, शोधकर्ता कांच को अन्य सामग्रियों के साथ मिलाकर वेल्डिंग करने पर भी ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। फिलहाल, इन नई प्रक्रियाओं का अभी व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जा रहा है, लेकिन परिपक्व होने पर ये निस्संदेह कुछ उच्च स्तरीय अनुप्रयोग क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगी।