ग्लास लेज़र प्रसंस्करण की वर्तमान स्थिति और क्षमता का अन्वेषण

पिछले एक दशक में लेज़र निर्माण तकनीक का तेज़ी से विकास हुआ है, और इसका मुख्य अनुप्रयोग धातु सामग्री के लिए लेज़र प्रसंस्करण रहा है। लेज़र कटिंग, लेज़र वेल्डिंग और धातुओं की लेज़र क्लैडिंग, धातु लेज़र प्रसंस्करण की सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे सांद्रता बढ़ती है, लेज़र उत्पादों का समरूपीकरण गंभीर होता जाता है, जिससे लेज़र बाज़ार का विकास सीमित हो जाता है। इसलिए, आगे बढ़ने के लिए, लेज़र अनुप्रयोगों को नए सामग्री क्षेत्रों में विस्तारित करना होगा। लेज़र अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त अधात्विक सामग्रियों में कपड़े, काँच, प्लास्टिक, पॉलिमर, सिरेमिक आदि शामिल हैं। प्रत्येक सामग्री में कई उद्योग शामिल होते हैं, लेकिन परिपक्व प्रसंस्करण तकनीकें पहले से ही मौजूद हैं, जिससे लेज़र प्रतिस्थापन एक आसान काम नहीं है।

अधात्विक पदार्थ के क्षेत्र में प्रवेश करने के लिए, यह विश्लेषण करना आवश्यक है कि क्या पदार्थ के साथ लेज़र की क्रिया संभव है और क्या प्रतिकूल प्रतिक्रियाएँ होंगी। वर्तमान में, काँच बैच लेज़र प्रसंस्करण अनुप्रयोगों के लिए उच्च मूल्यवर्धित और संभावित एक प्रमुख क्षेत्र के रूप में उभर रहा है।

ग्लास लेजर कटिंग के लिए बड़ी जगह

काँच एक महत्वपूर्ण औद्योगिक सामग्री है जिसका उपयोग ऑटोमोटिव, निर्माण, चिकित्सा और इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे विभिन्न उद्योगों में किया जाता है। इसके अनुप्रयोग माइक्रोमीटर मापने वाले छोटे पैमाने के ऑप्टिकल फ़िल्टर से लेकर ऑटोमोटिव या निर्माण जैसे उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले बड़े पैमाने के काँच पैनल तक फैले हुए हैं।

काँच को ऑप्टिकल ग्लास, क्वार्ट्ज़ ग्लास, माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्लास, सैफायर ग्लास आदि श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है। काँच की एक प्रमुख विशेषता इसकी भंगुरता है, जो पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों के लिए बड़ी चुनौतियाँ पेश करती है। पारंपरिक काँच काटने की विधियों में आमतौर पर कठोर मिश्र धातु या हीरे के औज़ारों का उपयोग किया जाता है, और काटने की प्रक्रिया दो चरणों में विभाजित होती है। सबसे पहले, हीरे की नोक वाले औज़ार या कठोर मिश्र धातु के पीसने वाले पहिये का उपयोग करके काँच की सतह पर एक दरार बनाई जाती है। दूसरे, दरार रेखा के साथ काँच को अलग करने के लिए यांत्रिक साधनों का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, इन पारंपरिक प्रक्रियाओं में स्पष्ट कमियाँ हैं। ये अपेक्षाकृत अक्षम हैं, जिसके परिणामस्वरूप असमान किनारे बनते हैं जिन्हें अक्सर द्वितीयक पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है, और ये बहुत सारा मलबा और धूल उत्पन्न करते हैं। इसके अलावा, काँच के पैनलों के बीच में छेद करने या अनियमित आकृतियों को काटने जैसे कार्यों के लिए, पारंपरिक विधियाँ काफी चुनौतीपूर्ण होती हैं। यहीं पर लेज़र कटिंग काँच के लाभ स्पष्ट होते हैं। 2022 में, चीन के काँच उद्योग का बिक्री राजस्व लगभग 744.3 बिलियन युआन था। कांच उद्योग में लेजर कटिंग प्रौद्योगिकी की प्रवेश दर अभी भी प्रारंभिक चरण में है, जो विकल्प के रूप में लेजर कटिंग प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग के लिए एक महत्वपूर्ण स्थान दर्शाता है।

ग्लास लेज़र कटिंग: मोबाइल फ़ोन से आगे

काँच की लेज़र कटिंग में अक्सर काँच के भीतर उच्च शिखर शक्ति और घनत्व वाली लेज़र किरणें उत्पन्न करने के लिए बेज़ियर फ़ोकसिंग हेड का उपयोग किया जाता है। बेज़ियर किरण को काँच के अंदर केंद्रित करके, यह सामग्री को तुरंत वाष्पीकृत कर देता है, जिससे एक वाष्पीकरण क्षेत्र बनता है, जो तेज़ी से फैलकर ऊपरी और निचली सतहों पर दरारें बना देता है। ये दरारें अनगिनत सूक्ष्म छिद्रों से युक्त कटिंग सेक्शन बनाती हैं, जिससे बाहरी तनाव विभंगों को पार करके कटिंग संभव हो पाती है।

लेज़र तकनीक में उल्लेखनीय प्रगति के साथ, शक्ति का स्तर भी बढ़ा है। 20W से अधिक शक्ति वाला एक नैनोसेकंड ग्रीन लेज़र काँच को प्रभावी ढंग से काट सकता है, जबकि 15W से अधिक शक्ति वाला एक पिकोसेकंड अल्ट्रावायलेट लेज़र 2 मिमी से कम मोटाई वाले काँच को आसानी से काट सकता है। ऐसे चीनी उद्यम भी हैं जो 17 मिमी तक मोटे काँच को काट सकते हैं। लेज़र कटिंग काँच उच्च दक्षता का दावा करता है। उदाहरण के लिए, 3 मिमी मोटे काँच पर 10 सेमी व्यास के काँच के टुकड़े को काटने में लेज़र कटिंग से केवल 10 सेकंड लगते हैं, जबकि यांत्रिक चाकू से काटने में कई मिनट लगते हैं। लेज़र-कट किनारे चिकने होते हैं, जिनकी नॉच सटीकता 30μm तक होती है, जिससे सामान्य औद्योगिक उत्पादों के लिए द्वितीयक मशीनिंग की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

लेज़र-कटिंग ग्लास एक अपेक्षाकृत नया विकास है, जिसकी शुरुआत लगभग छह-सात साल पहले हुई थी। मोबाइल फ़ोन निर्माण उद्योग कैमरा ग्लास कवर पर लेज़र कटिंग का उपयोग करने वाले शुरुआती उद्योगों में से एक था और लेज़र अदृश्यता कटिंग उपकरण के आगमन के साथ इसमें तेज़ी देखी गई। फ़ुल-स्क्रीन स्मार्टफ़ोन की लोकप्रियता के साथ, पूरे बड़े स्क्रीन वाले ग्लास पैनल की सटीक लेज़र कटिंग ने ग्लास प्रोसेसिंग क्षमता को काफ़ी बढ़ा दिया है। मोबाइल फ़ोन के ग्लास कंपोनेंट प्रोसेसिंग की बात करें तो लेज़र कटिंग आम हो गई है। यह चलन मुख्य रूप से मोबाइल फ़ोन कवर ग्लास की लेज़र प्रोसेसिंग के लिए स्वचालित उपकरणों, कैमरा प्रोटेक्शन लेंस के लिए लेज़र कटिंग उपकरणों, और लेज़र ड्रिलिंग ग्लास सबस्ट्रेट्स के लिए स्मार्ट उपकरणों द्वारा संचालित हुआ है।

कार पर लगे इलेक्ट्रॉनिक स्क्रीन ग्लास में धीरे-धीरे लेज़र कटिंग का इस्तेमाल बढ़ रहा है

कार-माउंटेड स्क्रीन, खासकर सेंट्रल कंट्रोल स्क्रीन, नेविगेशन सिस्टम, डैशबोर्ड आदि के लिए, बहुत सारे ग्लास पैनल की खपत करती हैं। आजकल, कई नई ऊर्जा वाहन इंटेलिजेंट सिस्टम और बड़े आकार की सेंट्रल कंट्रोल स्क्रीन से लैस हैं। इंटेलिजेंट सिस्टम ऑटोमोबाइल में मानक बन गए हैं, बड़ी और कई स्क्रीन के साथ-साथ 3D कर्व्ड स्क्रीन धीरे-धीरे बाजार की मुख्यधारा बन रही हैं। कार-माउंटेड स्क्रीन के लिए ग्लास कवर पैनल अपनी उत्कृष्ट विशेषताओं के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, और उच्च-गुणवत्ता वाला कर्व्ड स्क्रीन ग्लास ऑटोमोटिव उद्योग के लिए एक बेहतर अनुभव प्रदान कर सकता है। हालाँकि, कांच की उच्च कठोरता और भंगुरता प्रसंस्करण के लिए एक चुनौती है।

कार-माउंटेड ग्लास स्क्रीन के लिए उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है, और इकट्ठे किए जाने वाले संरचनात्मक घटकों की सहनशीलता बहुत कम होती है। वर्गाकार/बार स्क्रीन को काटते समय बड़ी आयामी त्रुटियाँ संयोजन समस्याओं को जन्म दे सकती हैं। पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों में कई चरण शामिल होते हैं जैसे पहिया काटना, मैनुअल ब्रेकिंग, सीएनसी आकार देना और चैम्फरिंग, आदि। चूँकि यह यांत्रिक प्रसंस्करण है, इसलिए यह कम दक्षता, खराब गुणवत्ता, कम उपज दर और उच्च लागत जैसी समस्याओं से ग्रस्त है। पहिया काटने के बाद, एक कार के केंद्रीय नियंत्रण कवर के ग्लास आकार की सीएनसी मशीनिंग में 8-10 मिनट तक का समय लग सकता है। 100W से अधिक के अल्ट्रा-फास्ट लेज़रों के साथ, 17 मिमी का ग्लास एक ही झटके में काटा जा सकता है; कई उत्पादन प्रक्रियाओं को एकीकृत करने से दक्षता 80% बढ़ जाती है, जहाँ 1 लेज़र 20 सीएनसी मशीनों के बराबर होता है

कांच में लेज़रों के अन्य अनुप्रयोग

क्वार्ट्ज ग्लास की एक अनूठी संरचना होती है, जिससे इसे लेजर से काटना मुश्किल हो जाता है, लेकिन क्वार्ट्ज ग्लास पर नक्काशी के लिए फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग किया जा सकता है। यह क्वार्ट्ज ग्लास पर सटीक मशीनिंग और नक्काशी के लिए फेमटोसेकंड लेजर का एक अनुप्रयोग है। फेमटोसेकंड लेजर तकनीक हाल के वर्षों में तेजी से विकसित हो रही एक उन्नत प्रसंस्करण तकनीक है, जिसमें अत्यधिक उच्च प्रसंस्करण परिशुद्धता और गति है, जो विभिन्न सामग्री सतहों पर माइक्रोमीटर से नैनोमीटर स्तर की नक्काशी और प्रसंस्करण करने में सक्षम है। लेजर कूलिंग तकनीक बदलती बाजार की मांगों के साथ बदलती रहती है। एक अनुभवी चिलर निर्माता के रूप में, जो बाजार के रुझानों को ध्यान में रखते हुए हमारे वॉटर चिलर उत्पादन लाइनों को अपडेट करता है, TEYU चिलर निर्माता की CWUP-सीरीज़ अल्ट्राफास्ट लेजर चिलर 60W तक के पिकोसेकंड और फेमटोसेकंड लेजर के लिए कुशल और स्थिर शीतलन समाधान प्रदान कर सकती है।

काँच की लेज़र वेल्डिंग एक नई तकनीक है जो पिछले दो-तीन वर्षों में उभरी है और शुरुआत में जर्मनी में दिखाई दी। वर्तमान में, चीन में केवल कुछ इकाइयाँ, जैसे हुआगोंग लेज़र, शीआन इंस्टीट्यूट ऑफ़ ऑप्टिक्स एंड फाइन मैकेनिक्स, और हार्बिन हिट वेल्ड टेक्नोलॉजी, इस तकनीक में सफल रही हैं। उच्च-शक्ति, अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेज़रों की क्रिया के तहत, लेज़रों द्वारा उत्पन्न दबाव तरंगें काँच में सूक्ष्म दरारें या तनाव सांद्रता पैदा कर सकती हैं, जो काँच के दो टुकड़ों के बीच बंधन को बढ़ावा दे सकती हैं। वेल्डिंग के बाद जुड़ा हुआ काँच बहुत दृढ़ होता है, और 3 मिमी मोटे काँच के बीच सघन वेल्डिंग प्राप्त करना पहले से ही संभव है। भविष्य में, शोधकर्ता काँच को अन्य सामग्रियों के साथ ओवरले वेल्डिंग पर भी ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। वर्तमान में, इन नई प्रक्रियाओं को अभी तक बड़े पैमाने पर लागू नहीं किया गया है, लेकिन एक बार परिपक्व होने के बाद, वे निस्संदेह कुछ उच्च-स्तरीय अनुप्रयोग क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएँगे।