Menjelajahi Status Terkini dan Potensi Pemrosesan Laser Kaca

Teknologi manufaktur laser telah mengalami perkembangan pesat selama dekade terakhir, dengan aplikasi utamanya adalah pemrosesan laser untuk material logam. Pemotongan laser, pengelasan laser, dan pelapisan laser logam termasuk di antara proses terpenting dalam pemrosesan laser logam. Namun, seiring meningkatnya konsentrasi, homogenisasi produk laser menjadi semakin parah, sehingga membatasi pertumbuhan pasar laser. Oleh karena itu, untuk menembus pasar, aplikasi laser harus diperluas ke domain material baru. Material non-logam yang cocok untuk aplikasi laser meliputi kain, kaca, plastik, polimer, keramik, dan banyak lagi. Setiap material melibatkan banyak industri, tetapi teknik pemrosesan yang matang sudah ada, sehingga substitusi laser bukanlah tugas yang mudah.

Untuk memasuki bidang material non-logam, perlu dianalisis apakah interaksi laser dengan material tersebut memungkinkan dan apakah akan terjadi reaksi yang merugikan. Saat ini, kaca menonjol sebagai area utama dengan nilai tambah tinggi dan potensi untuk aplikasi pemrosesan laser secara massal.

Ruang Luas untuk Pemotongan Laser Kaca

Kaca merupakan material industri penting yang digunakan di berbagai industri seperti otomotif, konstruksi, medis, dan elektronik. Aplikasinya berkisar dari filter optik skala kecil berukuran mikrometer hingga panel kaca skala besar yang digunakan di industri seperti otomotif atau konstruksi.

Kaca dapat dikategorikan menjadi kaca optik, kaca kuarsa, kaca mikrokristalin, kaca safir, dan banyak lagi. Karakteristik penting kaca adalah kerapuhannya, yang menimbulkan tantangan signifikan bagi metode pemrosesan tradisional. Metode pemotongan kaca tradisional biasanya menggunakan alat paduan keras atau berlian, dengan proses pemotongan dibagi menjadi dua langkah. Pertama, retakan dibuat pada permukaan kaca menggunakan alat berujung berlian atau roda gerinda paduan keras. Kedua, cara mekanis digunakan untuk memisahkan kaca di sepanjang garis retakan. Namun, proses tradisional ini memiliki kekurangan yang jelas. Proses ini relatif tidak efisien, menghasilkan tepi yang tidak rata yang sering membutuhkan pemolesan sekunder, dan menghasilkan banyak serpihan dan debu. Selain itu, untuk tugas-tugas seperti pengeboran lubang di tengah panel kaca atau pemotongan bentuk yang tidak beraturan, metode tradisional cukup menantang. Di sinilah keunggulan pemotongan kaca dengan laser menjadi jelas. Pada tahun 2022, pendapatan penjualan industri kaca Tiongkok mencapai sekitar 744,3 miliar yuan. Tingkat penetrasi teknologi pemotongan laser di industri kaca masih dalam tahap awal, menunjukkan ruang yang signifikan untuk penerapan teknologi pemotongan laser sebagai pengganti.

Pemotongan Laser Kaca: Dari Ponsel dan Lainnya

Pemotongan laser kaca sering menggunakan kepala fokus Bezier untuk menghasilkan sinar laser dengan daya dan kepadatan puncak tinggi di dalam kaca. Dengan memfokuskan sinar Bezier di dalam kaca, material tersebut langsung menguap, menciptakan zona penguapan yang dengan cepat meluas membentuk retakan pada permukaan atas dan bawah. Retakan ini membentuk bagian pemotongan yang terdiri dari titik-titik pori kecil yang tak terhitung jumlahnya, sehingga memungkinkan pemotongan melalui retakan tegangan eksternal.

Dengan kemajuan signifikan dalam teknologi laser, tingkat daya juga meningkat. Laser hijau nanodetik dengan daya lebih dari 20W dapat memotong kaca secara efektif, sementara laser ultraviolet pikodetik dengan daya lebih dari 15W dengan mudah memotong kaca dengan ketebalan kurang dari 2mm. Terdapat perusahaan-perusahaan Tiongkok yang mampu memotong kaca hingga ketebalan 17mm. Pemotongan kaca dengan laser menawarkan efisiensi tinggi. Misalnya, memotong potongan kaca berdiameter 10cm pada kaca setebal 3mm hanya membutuhkan waktu sekitar 10 detik dengan pemotongan laser dibandingkan dengan beberapa menit menggunakan pisau mekanis. Tepi hasil pemotongan laser halus, dengan akurasi takik hingga 30μm, sehingga menghilangkan kebutuhan akan pemesinan sekunder untuk produk industri umum.

Pemotongan kaca dengan laser merupakan perkembangan yang relatif baru, dimulai sekitar enam hingga tujuh tahun yang lalu. Industri manufaktur telepon seluler termasuk di antara pengadopsi awal, menggunakan pemotongan laser pada penutup kaca kamera dan mengalami peningkatan pesat dengan diperkenalkannya perangkat pemotongan laser tak terlihat. Dengan popularitas ponsel pintar layar penuh, pemotongan laser yang presisi pada seluruh panel kaca layar besar telah secara signifikan meningkatkan kapasitas pemrosesan kaca. Pemotongan laser telah menjadi hal umum dalam pemrosesan komponen kaca untuk telepon seluler. Tren ini terutama didorong oleh peralatan otomatis untuk pemrosesan laser kaca penutup telepon seluler, perangkat pemotongan laser untuk lensa pelindung kamera, dan peralatan cerdas untuk pengeboran laser substrat kaca.

Kaca Layar Elektronik yang Terpasang di Mobil Secara Bertahap Mengadopsi Pemotongan Laser

Layar yang terpasang di mobil banyak menggunakan panel kaca, terutama untuk layar kontrol pusat, sistem navigasi, dashcam, dan lain-lain. Saat ini, banyak kendaraan energi baru dilengkapi dengan sistem cerdas dan layar kontrol pusat berukuran besar. Sistem cerdas telah menjadi standar di mobil, dengan layar besar dan banyak, serta layar lengkung 3D yang secara bertahap menjadi arus utama pasar. Panel penutup kaca untuk layar yang terpasang di mobil banyak digunakan karena karakteristiknya yang sangat baik, dan kaca layar lengkung berkualitas tinggi dapat memberikan pengalaman yang lebih optimal bagi industri otomotif. Namun, kekerasan dan kerapuhan kaca yang tinggi menimbulkan tantangan dalam proses pengolahannya.

Layar kaca yang terpasang di mobil membutuhkan presisi tinggi, dan toleransi komponen struktural yang dirakit sangat kecil. Kesalahan dimensi yang besar selama pemotongan layar persegi/batang dapat menyebabkan masalah perakitan. Metode pemrosesan tradisional melibatkan beberapa langkah seperti pemotongan roda, pemecahan manual, pembentukan CNC, dan pembentukan sudut, di antara lainnya. Karena merupakan pemrosesan mekanis, metode ini memiliki masalah seperti efisiensi rendah, kualitas buruk, tingkat hasil rendah, dan biaya tinggi. Setelah pemotongan roda, pemesinan CNC untuk satu bentuk kaca penutup kontrol pusat mobil dapat memakan waktu hingga 8-10 menit. Dengan laser ultra cepat lebih dari 100W, kaca 17mm dapat dipotong dalam satu kali pemotongan; mengintegrasikan beberapa proses produksi meningkatkan efisiensi hingga 80%, di mana 1 laser setara dengan 20 mesin CNC. Hal ini sangat meningkatkan produktivitas dan mengurangi biaya pemrosesan per unit.

Aplikasi Lain Laser dalam Pembuatan Kaca

Kaca kuarsa memiliki struktur unik, sehingga sulit untuk dipotong dengan laser, tetapi laser femtosecond dapat digunakan untuk etsa pada kaca kuarsa. Ini adalah aplikasi laser femtosecond untuk pemesinan presisi dan etsa pada kaca kuarsa. Teknologi laser femtosecond adalah teknologi pemrosesan canggih yang berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, dengan presisi dan kecepatan pemrosesan yang sangat tinggi, mampu melakukan etsa dan pemrosesan tingkat mikrometer hingga nanometer pada berbagai permukaan material. Teknologi pendinginan laser bervariasi sesuai dengan perubahan permintaan pasar. Sebagai produsen chiller berpengalaman yang selalu memperbarui produk kami, pendingin air lini produksi yang sesuai dengan tren pasar, TEYU Chiller dari Chiller Manufacturer's Ultrafast Laser Chillers dapat menyediakan solusi pendinginan yang efisien dan stabil untuk laser picosecond dan femtosecond hingga 60W.

Pengelasan laser pada kaca adalah teknologi baru yang muncul dalam dua hingga tiga tahun terakhir, awalnya di Jerman. Saat ini, hanya beberapa unit di Tiongkok, seperti Huagong Laser, Institut Optik dan Mekanika Halus Xi'an, dan Harbin Hit Weld Technology, yang telah berhasil menguasai teknologi ini. Di bawah pengaruh laser pulsa ultra-pendek berdaya tinggi, gelombang tekanan yang dihasilkan oleh laser dapat menciptakan retakan mikro atau konsentrasi tegangan pada kaca, yang dapat mendorong pengikatan antara dua lembar kaca. Kaca yang terikat setelah pengelasan sangat kuat, dan sudah memungkinkan untuk mencapai pengelasan yang rapat antara kaca setebal 3 mm. Di masa depan, para peneliti juga berfokus pada pengelasan lapisan kaca dengan material lain. Saat ini, proses-proses baru ini belum diterapkan secara luas dalam jumlah besar, tetapi setelah matang, proses ini tidak diragukan lagi akan memainkan peran penting dalam beberapa bidang aplikasi kelas atas.