Menjelajahi Status dan Potensi Pemrosesan Laser Kaca Saat Ini

Teknologi manufaktur laser telah berkembang pesat selama dekade terakhir, dengan aplikasi utamanya adalah pemrosesan laser untuk material logam. Pemotongan laser, pengelasan laser, dan pelapisan laser logam merupakan beberapa 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 merambah ke ranah material baru. Material non-logam yang cocok untuk aplikasi laser meliputi kain, kaca, plastik, polimer, keramik, dan lainnya. Setiap material melibatkan berbagai industri, tetapi teknik pemrosesan yang matang sudah tersedia, 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 merupakan area utama dengan nilai tambah tinggi dan potensi untuk aplikasi pemrosesan laser batch.

Ruang Luas untuk Pemotongan Laser Kaca

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

Kaca dapat dikategorikan menjadi kaca optik, kaca kuarsa, kaca mikrokristalin, kaca safir, dan lainnya. Karakteristik utama 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, metode 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 seringkali memerlukan pemolesan ulang, dan menghasilkan banyak serpihan dan debu. Selain itu, untuk tugas-tugas seperti mengebor lubang di tengah panel kaca atau memotong bentuk yang tidak beraturan, metode tradisional cukup menantang. Di sinilah keunggulan pemotongan laser kaca 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 Hingga Sekarang

Pemotongan laser kaca sering kali menggunakan kepala pemfokus Bezier untuk menghasilkan sinar laser dengan daya puncak dan kepadatan tinggi di dalam kaca. Dengan memfokuskan sinar Bezier di dalam kaca, material akan langsung menguap, menciptakan zona penguapan, yang dengan cepat mengembang 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 menembus fraktur tegangan eksternal.

Dengan kemajuan teknologi laser yang signifikan, 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 dapat dengan mudah memotong kaca dengan ketebalan di bawah 2mm. Terdapat perusahaan Tiongkok yang dapat memotong kaca hingga ketebalan 17mm. Pemotongan laser pada kaca menawarkan efisiensi tinggi. Misalnya, memotong kaca berdiameter 10cm pada kaca setebal 3mm hanya membutuhkan waktu sekitar 10 detik dengan pemotongan laser, dibandingkan dengan beberapa menit dengan pisau mekanis. Tepi yang dipotong laser halus, dengan akurasi takik hingga 30μm, sehingga menghilangkan kebutuhan pemesinan sekunder untuk produk industri umum.

Pemotongan laser pada kaca merupakan perkembangan yang relatif baru, dimulai sekitar enam hingga tujuh tahun yang lalu. Industri manufaktur ponsel merupakan salah satu yang pertama mengadopsinya, menggunakan pemotongan laser pada penutup kaca kamera dan mengalami lonjakan dengan diperkenalkannya perangkat pemotongan laser yang tidak terlihat. Dengan popularitas ponsel pintar layar penuh, pemotongan laser yang presisi pada seluruh panel kaca layar lebar telah meningkatkan kapasitas pemrosesan kaca secara signifikan. Pemotongan laser telah menjadi hal yang umum dalam pemrosesan komponen kaca untuk ponsel. Tren ini terutama didorong oleh peralatan otomatis untuk pemrosesan laser pada kaca penutup ponsel, perangkat pemotongan laser untuk lensa pelindung kamera, dan peralatan cerdas untuk pengeboran laser pada substrat kaca.

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

Layar yang terpasang di mobil membutuhkan banyak panel kaca, terutama untuk layar kendali pusat, sistem navigasi, kamera dasbor, dll. Saat ini, banyak kendaraan energi baru dilengkapi dengan sistem cerdas dan layar kendali pusat berukuran besar. Sistem cerdas telah menjadi standar di mobil, dengan layar berukuran besar dan multi-layar, serta layar lengkung 3D yang secara bertahap menjadi arus utama di pasaran. Panel penutup kaca untuk layar yang terpasang di mobil banyak digunakan karena karakteristiknya yang unggul, dan kaca layar lengkung berkualitas tinggi dapat memberikan pengalaman terbaik bagi industri otomotif. Namun, kekerasan dan kerapuhan kaca yang tinggi menimbulkan tantangan dalam pemrosesannya.

Layar kaca yang dipasang 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 chamfering, antara lain. Karena merupakan pemrosesan mekanis, proses ini mengalami masalah seperti efisiensi rendah, kualitas buruk, tingkat hasil rendah, dan biaya tinggi. Setelah pemotongan roda, pemesinan CNC dari bentuk kaca penutup kontrol pusat mobil tunggal dapat memakan waktu hingga 8-10 menit. Dengan laser ultra-cepat lebih dari 100W, kaca 17mm dapat dipotong dalam satu langkah; 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 unit.

Aplikasi Lain Laser pada Kaca

Kaca kuarsa memiliki struktur yang unik, sehingga sulit untuk dipotong belah dengan laser, tetapi laser femtodetik dapat digunakan untuk etsa pada kaca kuarsa. Ini merupakan aplikasi laser femtodetik untuk pemesinan presisi dan etsa pada kaca kuarsa. Teknologi laser femtodetik merupakan 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 seiring dengan perubahan permintaan pasar. Sebagai produsen chiller berpengalaman yang memperbarui lini produksi chiller air kami sesuai dengan tren pasar, TEYU Chiller Manufacturer's CWUP-Series Ultrafast Laser Chillers dapat memberikan solusi pendinginan yang efisien dan stabil untuk laser pikodetik dan femtodetik dengan daya hingga 60W.

Pengelasan laser kaca merupakan teknologi baru yang muncul dalam dua hingga tiga tahun terakhir, awalnya di Jerman. Saat ini, hanya beberapa unit di Tiongkok, seperti Huagong Laser, Xi'an Institute of Optics and Fine Mechanics, dan Harbin Hit Weld Technology, yang telah mengembangkan teknologi ini. Di bawah aksi laser pulsa ultra-pendek berdaya tinggi, gelombang tekanan yang dihasilkan oleh laser dapat menciptakan retakan mikro atau konsentrasi tegangan pada kaca, yang dapat meningkatkan ikatan 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 mendatang, para peneliti juga berfokus pada pengelasan overlay kaca dengan material lain. Saat ini, proses-proses baru ini belum diterapkan secara luas dalam batch, tetapi setelah matang, niscaya akan memainkan peran penting dalam beberapa bidang aplikasi kelas atas.