ग्लास लेझर प्रक्रियेची सद्यस्थिती आणि क्षमता यांचा शोध

गेल्या दशकात लेझर उत्पादन तंत्रज्ञानाचा झपाट्याने विकास झाला असून, त्याचा मुख्य उपयोग धातूंच्या लेझर प्रक्रियेसाठी होतो. धातूंचे लेझर कटिंग, लेझर वेल्डिंग आणि लेझर क्लॅडिंग या धातूंच्या लेझर प्रक्रियेतील सर्वात महत्त्वाच्या प्रक्रिया आहेत. तथापि, जसजशी एकाग्रता वाढत आहे, तसतसे लेझर उत्पादनांमध्ये एकसारखेपणा गंभीर झाला आहे, ज्यामुळे लेझर बाजाराच्या वाढीवर मर्यादा येत आहेत. म्हणून, यशस्वी होण्यासाठी, लेझर अनुप्रयोगांना नवीन सामग्रीच्या क्षेत्रांमध्ये विस्तार करणे आवश्यक आहे. लेझर अनुप्रयोगासाठी योग्य असलेल्या अधातू सामग्रीमध्ये कापड, काच, प्लॅस्टिक, पॉलिमर, सिरॅमिक्स आणि इतर अनेक गोष्टींचा समावेश होतो. प्रत्येक सामग्री अनेक उद्योगांशी संबंधित आहे, परंतु त्यासाठी प्रगत प्रक्रिया तंत्रे आधीच अस्तित्वात आहेत, ज्यामुळे लेझरला पर्याय शोधणे सोपे काम नाही.

अधातू पदार्थांच्या क्षेत्रात प्रवेश करण्यासाठी, त्या पदार्थासोबत लेझरची आंतरक्रिया शक्य आहे का आणि त्यामुळे काही प्रतिकूल प्रतिक्रिया घडून येतील का, याचे विश्लेषण करणे आवश्यक आहे. सध्या, उच्च मूल्यवर्धित आणि बॅच लेझर प्रोसेसिंग ॲप्लिकेशन्ससाठी संभाव्यता असलेले काच हे एक प्रमुख क्षेत्र म्हणून समोर येत आहे.

काच लेझर कटिंगसाठी मोठी जागा

काच हे एक महत्त्वाचे औद्योगिक साहित्य असून ते वाहन उद्योग, बांधकाम, वैद्यकीय आणि इलेक्ट्रॉनिक्स यांसारख्या विविध उद्योगांमध्ये वापरले जाते. मायक्रोमीटर मापाच्या लहान ऑप्टिकल फिल्टर्सपासून ते वाहन उद्योग किंवा बांधकाम यांसारख्या उद्योगांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या मोठ्या काचेच्या पॅनल्सपर्यंत याचा उपयोग होतो.

काचेचे ऑप्टिकल ग्लास, क्वार्ट्ज ग्लास, मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्लास, सफायर ग्लास आणि इतर अनेक प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. काचेचे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे तिचा ठिसूळपणा, ज्यामुळे पारंपरिक प्रक्रिया पद्धतींसमोर मोठी आव्हाने उभी राहतात. काच कापण्याच्या पारंपरिक पद्धतींमध्ये सामान्यतः हार्ड अलॉय किंवा डायमंड टूल्सचा वापर केला जातो, आणि कापण्याची प्रक्रिया दोन टप्प्यांत विभागलेली असते. पहिल्या टप्प्यात, डायमंड-टिप टूल किंवा हार्ड अलॉय ग्राइंडिंग व्हील वापरून काचेच्या पृष्ठभागावर एक तडा तयार केला जातो. दुसऱ्या टप्प्यात, तड्याच्या रेषेनुसार काच वेगळी करण्यासाठी यांत्रिक साधनांचा वापर केला जातो. तथापि, या पारंपरिक प्रक्रियांमध्ये स्पष्ट तोटे आहेत. त्या तुलनेने अकार्यक्षम आहेत, ज्यामुळे असमान कडा तयार होतात ज्यांना अनेकदा दुय्यम पॉलिशिंगची आवश्यकता असते, आणि त्यातून मोठ्या प्रमाणात कचरा व धूळ निर्माण होते. शिवाय, काचेच्या पॅनल्सच्या मध्यभागी छिद्र पाडणे किंवा अनियमित आकार कापणे यांसारख्या कामांसाठी पारंपरिक पद्धती खूपच आव्हानात्मक ठरतात. इथेच लेझर कटिंग ग्लासचे फायदे स्पष्ट होतात. २०२२ मध्ये, चीनच्या काच उद्योगाचा विक्री महसूल अंदाजे ७४४.३ अब्ज युआन होता. काच उद्योगात लेझर कटिंग तंत्रज्ञानाचा प्रसार अजूनही सुरुवातीच्या टप्प्यात आहे, जे एक पर्याय म्हणून लेझर कटिंग तंत्रज्ञानाच्या वापरासाठी मोठी संधी असल्याचे दर्शवते.

ग्लास लेझर कटिंग: मोबाईल फोनपासून पुढे

ग्लास लेझर कटिंगमध्ये, काचेच्या आत उच्च शिखर शक्ती आणि घनतेचे लेझर बीम तयार करण्यासाठी अनेकदा बेझियर फोकसिंग हेडचा वापर केला जातो. काचेच्या आत बेझियर बीम केंद्रित केल्याने, ते त्वरित पदार्थाचे बाष्पीभवन करते, ज्यामुळे एक बाष्पीभवन क्षेत्र तयार होते. हे क्षेत्र वेगाने विस्तारते आणि वरच्या व खालच्या पृष्ठभागांवर भेगा तयार करते. या भेगांमुळे असंख्य लहान छिद्रबिंदूंनी बनलेला कटिंग सेक्शन तयार होतो, ज्यामुळे बाह्य ताणाच्या भेगांमधून कटिंग साध्य होते.

लेझर तंत्रज्ञानातील महत्त्वपूर्ण प्रगतीमुळे, शक्तीची पातळी देखील वाढली आहे. २० वॅटपेक्षा जास्त शक्ती असलेला नॅनोसेकंद ग्रीन लेझर काच प्रभावीपणे कापू शकतो, तर १५ वॅटपेक्षा जास्त शक्ती असलेला पिकोसेकंद अल्ट्राव्हायोलेट लेझर २ मिमी पेक्षा कमी जाडीची काच सहजपणे कापतो. चीनमध्ये असे उद्योग आहेत जे १७ मिमी जाडीपर्यंतची काच कापू शकतात. लेझरने काच कापण्याची प्रक्रिया अत्यंत कार्यक्षम आहे. उदाहरणार्थ, ३ मिमी जाडीच्या काचेवर १० सेमी व्यासाचा तुकडा कापण्यासाठी लेझर कटिंगने फक्त १० सेकंद लागतात, तर याच कामासाठी यांत्रिक चाकूने अनेक मिनिटे लागतात. लेझरने कापलेल्या कडा गुळगुळीत असतात आणि त्यांची नॉच अचूकता ३० मायक्रॉनपर्यंत असते, ज्यामुळे सामान्य औद्योगिक उत्पादनांसाठी दुय्यम मशिनिंगची गरज नाहीशी होते.

लेझरने काच कापणे हा तुलनेने अलीकडील विकास आहे, जो सुमारे सहा ते सात वर्षांपूर्वी सुरू झाला. मोबाईल फोन उत्पादन उद्योग हा याचा लवकर स्वीकार करणाऱ्यांपैकी एक होता. त्यांनी कॅमेऱ्याच्या ग्लास कव्हर्सवर लेझर कटिंगचा वापर केला आणि लेझर अदृश्य कटिंग उपकरणाच्या आगमनानंतर यात मोठी वाढ अनुभवली. फुल-स्क्रीन स्मार्टफोन्सच्या लोकप्रियतेमुळे, संपूर्ण मोठ्या-स्क्रीनच्या ग्लास पॅनेलच्या अचूक लेझर कटिंगने काच प्रक्रिया क्षमतेला लक्षणीय चालना दिली आहे. मोबाईल फोनच्या काचेच्या घटकांवर प्रक्रिया करण्याच्या बाबतीत लेझर कटिंग आता सामान्य झाले आहे. हा ट्रेंड प्रामुख्याने मोबाईल फोनच्या कव्हर ग्लासच्या लेझर प्रक्रियेसाठी स्वयंचलित उपकरणे, कॅमेरा प्रोटेक्शन लेन्ससाठी लेझर कटिंग उपकरणे आणि काचेच्या सब्सट्रेट्सवर लेझर ड्रिलिंगसाठी बुद्धिमान उपकरणांमुळे वाढला आहे.

कारमधील इलेक्ट्रॉनिक स्क्रीनच्या काचेसाठी हळूहळू लेझर कटिंगचा अवलंब केला जात आहे.

कारमध्ये बसवलेल्या स्क्रीनसाठी मोठ्या प्रमाणात काचेच्या पॅनेलची आवश्यकता असते, विशेषतः सेंट्रल कंट्रोल स्क्रीन, नेव्हिगेशन सिस्टीम, डॅशकॅम इत्यादींसाठी. आजकाल, अनेक नवीन ऊर्जा वाहने इंटेलिजेंट सिस्टीम आणि मोठ्या आकाराच्या सेंट्रल कंट्रोल स्क्रीनने सुसज्ज असतात. इंटेलिजेंट सिस्टीम ऑटोमोबाईलमध्ये एक मानक बनल्या आहेत, ज्यात मोठ्या आणि अनेक स्क्रीन्स आहेत, तसेच 3D वक्र स्क्रीन्स हळूहळू बाजारात मुख्य प्रवाहात येत आहेत. कारमध्ये बसवलेल्या स्क्रीनसाठी काचेचे कव्हर पॅनेल त्यांच्या उत्कृष्ट वैशिष्ट्यांमुळे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात आणि उच्च-गुणवत्तेची वक्र स्क्रीन काच वाहन उद्योगाला अधिक उत्कृष्ट अनुभव देऊ शकते. तथापि, काचेची उच्च कडकपणा आणि ठिसूळपणा यामुळे प्रक्रियेत एक आव्हान निर्माण होते.

कारमध्ये बसवलेल्या काचेच्या स्क्रीनसाठी उच्च अचूकतेची आवश्यकता असते आणि जोडलेल्या संरचनात्मक घटकांची सहनशीलता (टॉलरन्स) खूप कमी असते. चौरस/बार स्क्रीन कापताना होणाऱ्या मोठ्या आकारमानातील चुकांमुळे जोडणीमध्ये समस्या निर्माण होऊ शकतात. पारंपारिक प्रक्रिया पद्धतींमध्ये व्हील कटिंग, हाताने तोडणे, सीएनसी शेपिंग आणि चॅम्फरिंग यांसारख्या अनेक टप्प्यांचा समावेश असतो. ही एक यांत्रिक प्रक्रिया असल्याने, त्यात कमी कार्यक्षमता, निकृष्ट गुणवत्ता, कमी उत्पादन दर आणि जास्त खर्च यांसारख्या समस्या येतात. व्हील कटिंगनंतर, एका कारच्या सेंट्रल कंट्रोल कव्हर ग्लासच्या आकाराच्या सीएनसी मशीनिंगला ८-१० मिनिटांपर्यंत वेळ लागू शकतो. १०० वॅटपेक्षा जास्त क्षमतेच्या अति-वेगवान लेझर्समुळे, १७ मिमी जाडीची काच एकाच फटक्यात कापता येते; अनेक उत्पादन प्रक्रिया एकत्रित केल्याने कार्यक्षमता ८०% ने वाढते, जिथे १ लेझर २० सीएनसी मशीनच्या बरोबरीचा असतो. यामुळे उत्पादकता मोठ्या प्रमाणात सुधारते आणि प्रति युनिट प्रक्रिया खर्च कमी होतो.

काचेमध्ये लेझरचे इतर उपयोग

क्वार्ट्झ ग्लासची रचना वैशिष्ट्यपूर्ण असल्यामुळे लेझरने त्याला विभागणे कठीण असते, परंतु फेमटोसेकंद लेझरचा वापर क्वार्ट्झ ग्लासवर एचिंगसाठी केला जाऊ शकतो. हा क्वार्ट्झ ग्लासवरील अचूक मशीनिंग आणि एचिंगसाठी फेमटोसेकंद लेझरचा एक उपयोग आहे. फेमटोसेकंद लेझर तंत्रज्ञान हे अलिकडच्या वर्षांत वेगाने विकसित होणारे एक प्रगत प्रक्रिया तंत्रज्ञान आहे, ज्यात अत्यंत उच्च प्रक्रिया अचूकता आणि वेग असून, ते विविध पदार्थांच्या पृष्ठभागांवर मायक्रोमीटर ते नॅनोमीटर-स्तरीय एचिंग आणि प्रक्रिया करण्यास सक्षम आहे. बदलत्या बाजारपेठेच्या मागणीनुसार लेझर कूलिंग तंत्रज्ञान बदलते. एक अनुभवी चिलर निर्माता म्हणून, आम्ही आमचे तंत्रज्ञान अद्ययावत करतो. वॉटर चिलर बाजारातील ट्रेंडनुसार उत्पादन लाइनमध्ये, TEYU चिलर उत्पादकाचे CWUP-सिरीज अल्ट्राफास्ट लेझर चिलर्स 60W पर्यंतच्या पिकोसेकंद आणि फेमटोसेकंद लेझर्ससाठी कार्यक्षम आणि स्थिर कूलिंग सोल्यूशन्स प्रदान करू शकतात.

काचेचे लेझर वेल्डिंग हे गेल्या दोन-तीन वर्षांत उदयास आलेले एक नवीन तंत्रज्ञान आहे, जे सुरुवातीला जर्मनीमध्ये दिसून आले. सध्या, चीनमधील हुआगोंग लेझर, शिआन इन्स्टिट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स अँड फाइन मेकॅनिक्स आणि हार्बिन हिट वेल्ड टेक्नॉलॉजी यांसारख्या काही मोजक्याच संस्थांनी या तंत्रज्ञानात यश मिळवले आहे. उच्च-शक्तीच्या, अति-लघु स्पंद लेझर्सच्या क्रियेमुळे, लेझर्सद्वारे निर्माण होणाऱ्या दाब लहरी काचेमध्ये सूक्ष्म भेगा किंवा ताण केंद्रीकरण निर्माण करू शकतात, ज्यामुळे काचेच्या दोन तुकड्यांमधील बंधनाला चालना मिळते. वेल्डिंगनंतर जोडलेली काच खूप मजबूत असते आणि ३ मिमी जाडीच्या काचेमध्येही घट्ट वेल्डिंग करणे आता शक्य झाले आहे. भविष्यात, संशोधक काचेचे इतर सामग्रीसोबत आच्छादन वेल्डिंग करण्यावरही लक्ष केंद्रित करत आहेत. सध्या, या नवीन प्रक्रिया मोठ्या प्रमाणावर लागू केलेल्या नाहीत, परंतु एकदा त्या परिपक्व झाल्यावर, काही उच्च-स्तरीय उपयोजन क्षेत्रांमध्ये त्या निःसंशयपणे एक महत्त्वाची भूमिका बजावतील.