בקרת טמפרטורה מדויקת עבור מערכות לייזר ויישומים תעשייתיים מאז 2002
שפה
נכון לעכשיו, זכוכית בולטת כתחום מרכזי עם ערך מוסף גבוה ופוטנציאל ליישומי עיבוד לייזר אצווה. טכנולוגיית הלייזר Femtosecond היא טכנולוגיית עיבוד מתקדמת המתפתחת במהירות בשנים האחרונות, עם דיוק ומהירות עיבוד גבוהים במיוחד, המסוגלת לחרוט ועיבוד ברמת מיקרומטר עד ננומטר על משטחי חומרים שונים (כולל עיבוד לייזר זכוכית).
טכנולוגיית ייצור הלייזר ראתה התפתחות מהירה בעשור האחרון, כאשר היישום העיקרי שלה הוא עיבוד לייזר לחומרי מתכת. חיתוך בלייזר, ריתוך בלייזר וחיפוי מתכות בלייזר הם מהתהליכים החשובים ביותר בעיבוד לייזר מתכת. עם זאת, ככל שהריכוז עולה, ההומוגניות של מוצרי הלייזר הפכה חמורה, מה שמגביל את הצמיחה של שוק הלייזר. לכן, כדי לפרוץ דרך, יישומי לייזר חייבים להתרחב לתחומי חומר חדשים. חומרים לא מתכתיים המתאימים ליישום לייזר כוללים בדים, זכוכית, פלסטיק, פולימרים, קרמיקה ועוד. כל חומר כרוך בתעשיות מרובות, אך כבר קיימות טכניקות עיבוד בוגרות, מה שהופך את החלפת הלייזר למשימה לא קלה.
כדי להיכנס לשדה חומר לא מתכתי, יש צורך לנתח האם אינטראקציה בלייזר עם החומר אפשרית והאם יתרחשו תגובות שליליות. נכון לעכשיו, זכוכית בולטת כתחום מרכזי עם ערך מוסף גבוה ופוטנציאל ליישומי עיבוד לייזר אצווה.
חלל גדול לחיתוך בלייזר זכוכית
זכוכית היא חומר תעשייתי חשוב המשמש בתעשיות שונות כגון רכב, בנייה, רפואה ואלקטרוניקה. היישומים שלה נעים בין מסננים אופטיים בקנה מידה קטן למדידת מיקרומטר ועד לוחות זכוכית בקנה מידה גדול המשמשים בתעשיות כמו רכב או בנייה.
ניתן לסווג את הזכוכית לזכוכית אופטית, זכוכית קוורץ, זכוכית מיקרו-גבישית, זכוכית ספיר ועוד. המאפיין המשמעותי של הזכוכית הוא שבירותה, המציבה אתגרים משמעותיים לשיטות העיבוד המסורתיות. שיטות חיתוך זכוכית מסורתיות משתמשות בדרך כלל בכלי סגסוגת קשיחה או יהלום, כאשר תהליך החיתוך מחולק לשני שלבים. ראשית, נוצר סדק על משטח הזכוכית באמצעות כלי בעל קצה יהלום או גלגל השחזה מסגסוגת קשה. שנית, אמצעים מכניים משמשים להפרדת הזכוכית לאורך קו הסדק. עם זאת, לתהליכים מסורתיים אלה יש חסרונות ברורים. הם יחסית לא יעילים, מה שגורם לקצוות לא אחידים שלעיתים דורשים ליטוש משני, והם מייצרים הרבה פסולת ואבק. יתרה מכך, עבור משימות כמו קידוח חורים באמצע לוחות זכוכית או חיתוך צורות לא סדירות, השיטות המסורתיות הן די מאתגרות. כאן מתגלים היתרונות של חיתוך זכוכית בלייזר. בשנת 2022, הכנסות המכירות של תעשיית הזכוכית של סין היו כ-744.3 מיליארד יואן. קצב החדירה של טכנולוגיית חיתוך הלייזר בתעשיית הזכוכית נמצא עדיין בשלב הראשוני, מה שמעיד על מרחב משמעותי ליישום טכנולוגיית חיתוך בלייזר כתחליף.
חיתוך בלייזר זכוכית: מטלפונים ניידים ואילך
חיתוך לייזר זכוכית משתמש לעתים קרובות בראש מיקוד של Bezier כדי ליצור קרני לייזר שיא כוח וצפיפות גבוהים בתוך הזכוכית. על ידי מיקוד קרן Bezier בתוך הזכוכית, הוא מאדה את החומר באופן מיידי, יוצר אזור אידוי, שמתרחב במהירות ויוצר סדקים על המשטחים העליונים והתחתונים. סדקים אלו יוצרים את קטע החיתוך המורכב מאינספור נקודות נקבוביות זעירות, ומשיגים חיתוך דרך שברי מאמץ חיצוניים.
עם התקדמות משמעותית בטכנולוגיית הלייזר, גם רמות ההספק עלו. לייזר ירוק ננו-שניות עם הספק של מעל 20W יכול לחתוך זכוכית ביעילות, בעוד שלייזר אולטרה-סגול פיקו-שניות עם הספק של מעל 15W חותך ללא מאמץ זכוכית בעובי של פחות מ-2 מ"מ. קיימות ארגונים סיניים שיכולים לחתוך זכוכית בעובי של עד 17 מ"מ. זכוכית חיתוך בלייזר מתגאה ביעילות גבוהה. לדוגמה, חיתוך חתיכת זכוכית בקוטר 10 ס"מ על זכוכית בעובי 3 מ"מ לוקח רק כ-10 שניות בחיתוך לייזר בהשוואה למספר דקות עם סכינים מכניות. קצוות חתוכים בלייזר חלקים, עם דיוק חריץ של עד 30 מיקרומטר, ומבטל את הצורך בעיבוד משני עבור מוצרים תעשייתיים כלליים.
זכוכית חיתוך בלייזר היא התפתחות חדשה יחסית, שהחלה לפני כשש עד שבע שנים. תעשיית ייצור הטלפונים הניידים הייתה בין המאמצים המוקדמים, תוך שימוש בחיתוך לייזר על כיסויי זכוכית של מצלמות וחווה עלייה עם הצגת מכשיר חיתוך בלתי נראות בלייזר. עם הפופולריות של סמארטפונים עם מסך מלא, חיתוך לייזר מדויק של לוחות זכוכית שלמים עם מסך גדול העלה משמעותית את יכולת עיבוד הזכוכית. חיתוך בלייזר הפך נפוץ בכל הנוגע לעיבוד רכיבי זכוכית לטלפונים ניידים. מגמה זו הונעה בעיקר על ידי ציוד אוטומטי לעיבוד לייזר של זכוכית כיסוי לטלפונים ניידים, התקני חיתוך לייזר לעדשות הגנה על מצלמה וציוד חכם לקידוח זכוכית בלייזר.
זכוכית מסך אלקטרונית מותקנת לרכב מאמצת בהדרגה חיתוך בלייזר
מסכים צמודים לרכב צורכים הרבה לוחות זכוכית, במיוחד עבור מסכי שליטה מרכזיים, מערכות ניווט, מצלמות דשבורים וכו'. כיום, רכבי אנרגיה חדשים רבים מצוידים במערכות חכמות ומסכי שליטה מרכזיים גדולים מדי. מערכות חכמות הפכו לסטנדרט במכוניות, עם מסכים גדולים ומרובים, כמו גם מסכים מעוקלים תלת מימדיים שהפכו בהדרגה למיינסטרים בשוק. לוחות כיסוי זכוכית למסכים המורכבים ברכב נמצאים בשימוש נרחב בשל המאפיינים המצוינים שלהם, וזכוכית מסך מעוקלת באיכות גבוהה יכולה לספק חוויה אולטימטיבית יותר לתעשיית הרכב. עם זאת, הקשיות והשבירות הגבוהות של זכוכית מהווים אתגר לעיבוד.
מסכי זכוכית המורכבים לרכב דורשים דיוק גבוה, והסובלנות של הרכיבים המבניים המורכבים קטנים מאוד. שגיאות מימדיות גדולות במהלך חיתוך של מסכי ריבוע/סרגל עלולות להוביל לבעיות הרכבה. שיטות עיבוד מסורתיות כוללות שלבים מרובים כגון חיתוך גלגלים, שבירה ידנית, עיצוב CNC ושיוף, בין היתר. מכיוון שמדובר בעיבוד מכני, הוא סובל מבעיות כמו יעילות נמוכה, איכות ירודה, שיעור תשואה נמוך ועלות גבוהה. לאחר חיתוך גלגלים, עיבוד CNC של צורת זכוכית של כיסוי שליטה מרכזי לרכב יכול להימשך עד 8-10 דקות. עם לייזרים מהירים במיוחד של מעל 100W, ניתן לחתוך זכוכית של 17 מ"מ במכה אחת; שילוב תהליכי ייצור מרובים מגדיל את היעילות ב-80%, כאשר לייזר 1 שווה ל-20 מכונות CNC. זה משפר מאוד את הפרודוקטיביות ומפחית את עלויות העיבוד ליחידה.
יישומים אחרים של לייזרים בזכוכית
לזכוכית קוורץ מבנה ייחודי, המקשה על חיתוך פיצול בלייזרים, אך ניתן להשתמש בלייזרי פמט שנייה לחריטה על זכוכית קוורץ. זהו יישום של לייזרים פמט-שניות לעיבוד מדויק וחריטה על זכוכית קוורץ.טכנולוגיית הלייזר Femtosecond היא טכנולוגיית עיבוד מתקדמת המתפתחת במהירות בשנים האחרונות, עם דיוק ומהירות עיבוד גבוהים במיוחד, המסוגלת לחרוט ועיבוד ברמת מיקרומטר עד ננומטר על משטחי חומרים שונים. טכנולוגיית קירור הלייזר משתנה בהתאם לדרישות השוק המשתנות. כיצרנית צ'ילרים מנוסה שמעדכנת את שלנומצנן מים קווי ייצור בהתאם למגמות השוק, צ'ילרי הלייזר האולטרה-מהירים מסדרת CWUP של יצרן צ'ילרים של TEYU יכולים לספק פתרונות קירור יעילים ויציבים עבור לייזרים פיקו-שניות ופמט-שניות עם עד 60W.
ריתוך זכוכית בלייזר היא טכנולוגיה חדשה שהופיעה בשנתיים-שלוש האחרונות, והופיעה לראשונה בגרמניה. נכון לעכשיו, רק יחידות בודדות בסין, כמו Huagong Laser, Xi'an Institute of Optics and Fine Mechanics, ו-Harbin Hit Weld Technology, פרצו דרך טכנולוגיה זו.תחת פעולתם של לייזרים בעלי הספק גבוה, דופק קצר במיוחד, גלי הלחץ הנוצרים על ידי לייזרים יכולים ליצור מיקרו-סדקים או ריכוזי מתח בזכוכית, אשר יכולים לקדם את החיבור בין שתי חתיכות זכוכית. הזכוכית המלוכדת לאחר הריתוך יציבה מאוד, וכבר ניתן להגיע לריתוך הדוק בין זכוכית בעובי 3 מ"מ. בעתיד, החוקרים מתמקדים גם בריתוך-על של זכוכית עם חומרים אחרים. נכון לעכשיו, התהליכים החדשים הללו עדיין לא יושמו באופן נרחב באצוות, אך לאחר הבשלה, הם ללא ספק ישחקו תפקיד חשוב בכמה תחומי יישומים מתקדמים.
TEYU S&A Chiller נוסדה בשנת 2002 עם 22 שנות ניסיון בייצור צ'ילרים, וכעת היא מוכרת כחלוצת טכנולוגיית קירור ושותפה אמינה בתעשיית הלייזר.
זכויות יוצרים © 2021 TEYU S&A מצנן - כל הזכויות שמורות.
