Að kanna núverandi stöðu og möguleika glerlaservinnslu

Tækni í leysigeislaframleiðslu hefur þróast hratt á síðasta áratug og aðalnotkun hennar er leysigeislavinnsla á málmefnum. Leysiskurður, leysissuða og leysihúðun málma eru meðal mikilvægustu ferlanna í leysigeislavinnslu á málmum. Hins vegar, með aukinni einbeitingu, hefur einsleitni leysigeislaafurða orðið mikil, sem takmarkar vöxt leysigeislamarkaðarins. Þess vegna, til að ná árangri, verða leysigeislaframleiðslur að stækka inn á ný efnissvið. Meðal efnis sem ekki eru úr málmi og henta vel til leysigeisla eru efni, gler, plast, fjölliður, keramik og fleira. Hvert efni nær til margra atvinnugreina, en þróaðar vinnsluaðferðir eru þegar til staðar, sem gerir það að verkum að það er ekki auðvelt að skipta út leysigeislum.

Til að hefja störf á sviði efnis sem ekki eru úr málmi er nauðsynlegt að greina hvort víxlverkun leysigeisla við efnið sé möguleg og hvort aukaverkanir muni eiga sér stað. Eins og er stendur gler upp úr sem stórt svið með mikinn virðisauka og möguleika fyrir lotuvinnslu með leysigeislum.

Stórt rými fyrir glerlaserskurð

Gler er mikilvægt iðnaðarefni sem notað er í ýmsum atvinnugreinum eins og bílaiðnaði, byggingariðnaði, læknisfræði og rafeindatækni. Notkun þess er allt frá litlum ljósleiðara sem mæla míkrómetra til stórra glerplata sem notaðar eru í atvinnugreinum eins og bílaiðnaði eða byggingariðnaði.

Gler má flokka í ljósgler, kvarsgler, örkristallað gler, safírgler og fleira. Helsta einkenni glersins er brothættni þess, sem skapar verulegar áskoranir fyrir hefðbundnar vinnsluaðferðir. Hefðbundnar aðferðir við glerskurð nota yfirleitt harðmálmblöndur eða demantverkfæri, þar sem skurðarferlið skiptist í tvö skref. Í fyrsta lagi er sprunga búin til á gleryfirborðinu með demantsoddverkfæri eða slípihjóli úr hörðu málmblöndu. Í öðru lagi eru notaðar vélrænar aðferðir til að aðskilja glerið eftir sprungulínunni. Hins vegar hafa þessar hefðbundnu aðferðir greinilega galla. Þær eru tiltölulega óhagkvæmar, sem leiðir til ójafnra brúna sem krefjast oft viðbótarslípunar, og þær framleiða mikið rusl og ryk. Ennfremur, fyrir verkefni eins og að bora göt í miðju glerplata eða skera óregluleg form, eru hefðbundnar aðferðir nokkuð krefjandi. Þetta er þar sem kostir þess að skera gler með leysigeisla koma í ljós. Árið 2022 voru sölutekjur kínverska gleriðnaðarins um það bil 744,3 milljarðar júana. Útbreiðsla leysigeislaskurðartækni í gleriðnaðinum er enn á frumstigi, sem bendir til verulegs rýmis fyrir notkun leysigeislaskurðartækni sem staðgengils.

Glerlaserskurður: Frá farsímum og áfram

Við glerlaserskurð er oft notaður Bezier-fókushaus til að mynda leysigeisla með miklum hámarksafli og þéttleika innan í glerinu. Með því að beina Bezier-geislanum að glerinu gufar hann efnið upp samstundis og myndar uppgufunarsvæði sem þenst hratt út og myndar sprungur á efri og neðri yfirborði. Þessar sprungur mynda skurðarhlutann sem samanstendur af ótal litlum svitaholum og nær þannig að skera í gegnum ytri spennubrot.

Með verulegum framförum í leysigeislatækni hefur afl einnig aukist. Nanósekúndu grænn leysir með yfir 20W afli getur skorið gler á áhrifaríkan hátt, en píkósekúndu útfjólublár leysir með yfir 15W afli sker áreynslulaust gler undir 2 mm þykkt. Það eru til kínversk fyrirtæki sem geta skorið gler allt að 17 mm þykkt. Leysiskurður á gleri státar af mikilli skilvirkni. Til dæmis tekur það aðeins um 10 sekúndur að skera 10 cm þvermál glerstykki á 3 mm þykkt gler með leysiskurði samanborið við nokkrar mínútur með vélrænum hnífum. Leysiskurðarbrúnirnar eru sléttar, með allt að 30μm nákvæmni, sem útilokar þörfina fyrir aukavinnslu fyrir almennar iðnaðarvörur.

Laserskurður á gleri er tiltölulega nýleg þróun og hófst fyrir um sex til sjö árum. Farsímaiðnaðurinn var meðal þeirra fyrstu sem tóku upp þessa þróun, notaði laserskurð á glerlok myndavéla og upplifði mikla aukningu með tilkomu laserskurðarbúnaðar til að skera ósýnilega. Með vinsældum snjallsíma í fullum skjá hefur nákvæm laserskurður á heilum stórum glerplötum aukið verulega getu til glervinnslu. Laserskurður hefur orðið algengur þegar kemur að vinnslu gleríhluta fyrir farsíma. Þessi þróun hefur fyrst og fremst verið knúin áfram af sjálfvirkum búnaði til laservinnslu á glerlokum farsíma, laserskurðartækjum fyrir linsur fyrir myndavélar og snjallbúnaði til að laserbora glerundirlag.

Rafrænt skjágler sem fest er í bíl er smám saman að taka upp leysiskurð

Skjáir í bílum nota mikið af glerplötum, sérstaklega fyrir miðlæga stjórnskjái, leiðsögukerfi, mælaborðsmyndavélar o.s.frv. Nú til dags eru mörg ný orkufyrirtæki búin snjöllum kerfum og ofstórum miðlægum stjórnskjám. Snjöll kerfi eru orðin staðalbúnaður í bílum, þar sem stórir og margir skjáir, og þrívíddar sveigðir skjáir eru smám saman að verða vinsælir á markaðnum. Glerhlífar fyrir skjái í bílum eru mikið notaðar vegna framúrskarandi eiginleika sinna, og hágæða sveigðir skjáir geta veitt bílaiðnaðinum fullkomnari upplifun. Hins vegar er mikil hörka og brothættni glersins áskorun í vinnslu.

Glerskjáir sem festir eru í bíla krefjast mikillar nákvæmni og vikmörk samsettra burðarhluta eru mjög lítil. Stórar víddarvillur við skurð á ferkantaðum/stangaskjám geta leitt til samsetningarvandamála. Hefðbundnar vinnsluaðferðir fela í sér mörg skref eins og hjólaskurð, handvirka brotningu, CNC mótun og afskurð, svo eitthvað sé nefnt. Þar sem þetta er vélræn vinnsla þjáist hún af vandamálum eins og lítilli afköstum, lélegum gæðum, lágum afköstum og miklum kostnaði. Eftir hjólaskurð getur CNC vinnsla á einni miðstýrðri glerlögun bíls tekið allt að 8-10 mínútur. Með ofurhröðum leysigeislum yfir 100W er hægt að skera 17 mm gler í einu höggi; samþætting margra framleiðsluferla eykur skilvirkni um 80%, þar sem 1 leysir jafngildir 20 CNC vélum. Þetta bætir framleiðni til muna og dregur úr einingavinnslukostnaði.

Önnur notkun leysigeisla í gleri

Kvarsgler hefur einstaka uppbyggingu sem gerir það erfitt að skera með leysigeislum, en femtósekúnduleysir geta verið notaðir til etsunar á kvarsgleri. Þetta er notkun femtósekúnduleysirs fyrir nákvæma vinnslu og etsun á kvarsgleri. Femtósekúnduleysirtækni er ört vaxandi háþróuð vinnslutækni á undanförnum árum, með afar mikilli vinnslunákvæmni og hraða, sem getur etsað og unnið úr á míkrómetra- til nanómetra-stigi á ýmsum efnisyfirborðum. Leysikælingartækni er breytileg eftir breyttum markaðskröfum. Sem reyndur kæliframleiðandi sem uppfærir framleiðslulínur vatnskæla sinna í samræmi við markaðsþróun, geta CWUP-serían af hraðvirkum leysigeislum frá TEYU kæliframleiðanda veitt skilvirkar og stöðugar kælilausnir fyrir píkósekúndu- og femtósekúnduleysi með allt að 60W.

Lasersuðun á gleri er ný tækni sem hefur komið fram á síðustu tveimur til þremur árum, fyrst í Þýskalandi. Eins og er hafa aðeins fáeinar einingar í Kína, eins og Huagong Laser, Xi'an Institute of Optics and Fine Mechanics og Harbin Hit Weld Technology, brotist í gegnum þessa tækni. Undir áhrifum öflugra, ofurstuttra púlslasera geta þrýstibylgjur sem myndast af leysinum skapað örsprungur eða spennuþéttni í glerinu, sem getur stuðlað að límingu milli tveggja glerhluta. Límt gler eftir suðu er mjög fast og það er þegar hægt að ná þéttri suðu milli 3 mm þykks gler. Í framtíðinni einbeita vísindamenn sér einnig að yfirlagssuðu glers við önnur efni. Eins og er hafa þessar nýju aðferðir ekki verið mikið notaðar í lotum, en þegar þær hafa þroskast munu þær án efa gegna mikilvægu hlutverki á sumum háþróuðum notkunarsviðum.