काचेच्या लेसर प्रक्रियेची सद्यस्थिती आणि क्षमता एक्सप्लोर करणे

गेल्या दशकात लेसर उत्पादन तंत्रज्ञानाचा विकास झपाट्याने झाला आहे, ज्यामध्ये धातूच्या साहित्यासाठी लेसर प्रक्रिया हा त्याचा प्राथमिक वापर आहे. लेसर कटिंग, लेसर वेल्डिंग आणि धातूंचे लेसर क्लॅडिंग या धातूच्या लेसर प्रक्रियेतील सर्वात महत्त्वाच्या प्रक्रिया आहेत. तथापि, एकाग्रता वाढत असताना, लेसर उत्पादनांचे एकरूपीकरण तीव्र झाले आहे, ज्यामुळे लेसर बाजाराची वाढ मर्यादित झाली आहे. म्हणून, हे साध्य करण्यासाठी, लेसर अनुप्रयोगांना नवीन मटेरियल डोमेनमध्ये विस्तारणे आवश्यक आहे. लेसर अनुप्रयोगासाठी योग्य असलेल्या नॉन-मेटॅलिक सामग्रीमध्ये कापड, काच, प्लास्टिक, पॉलिमर, सिरेमिक्स आणि बरेच काही समाविष्ट आहे. प्रत्येक सामग्रीमध्ये अनेक उद्योग असतात, परंतु परिपक्व प्रक्रिया तंत्रे आधीच अस्तित्वात आहेत, ज्यामुळे लेसर पर्यायी करणे सोपे काम नाही.

धातू नसलेल्या पदार्थाच्या क्षेत्रात प्रवेश करण्यासाठी, लेसरचा पदार्थाशी संवाद शक्य आहे का आणि प्रतिकूल प्रतिक्रिया येतील का याचे विश्लेषण करणे आवश्यक आहे. सध्या, काच हे उच्च मूल्य आणि बॅच लेसर प्रक्रिया अनुप्रयोगांसाठी क्षमता असलेले एक प्रमुख क्षेत्र म्हणून वेगळे आहे.

काचेच्या लेसर कटिंगसाठी मोठी जागा

काच ही ऑटोमोटिव्ह, बांधकाम, वैद्यकीय आणि इलेक्ट्रॉनिक्स अशा विविध उद्योगांमध्ये वापरली जाणारी एक महत्त्वाची औद्योगिक सामग्री आहे. त्याचे अनुप्रयोग मायक्रोमीटर मोजणारे लहान-प्रमाणात ऑप्टिकल फिल्टरपासून ते ऑटोमोटिव्ह किंवा बांधकाम सारख्या उद्योगांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या मोठ्या प्रमाणात काचेच्या पॅनेलपर्यंत आहेत.

काचेचे वर्गीकरण ऑप्टिकल ग्लास, क्वार्ट्ज ग्लास, मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्लास, नीलमणी ग्लास आणि इतर अनेक प्रकारांमध्ये करता येते. काचेचे महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्याची ठिसूळता, जी पारंपारिक प्रक्रिया पद्धतींसाठी महत्त्वपूर्ण आव्हाने निर्माण करते. पारंपारिक काच कापण्याच्या पद्धतींमध्ये सामान्यतः कठोर मिश्रधातू किंवा हिऱ्याची साधने वापरली जातात, कटिंग प्रक्रिया दोन टप्प्यात विभागली जाते. प्रथम, डायमंड-टिप्ड टूल किंवा कठोर मिश्रधातू ग्राइंडिंग व्हील वापरून काचेच्या पृष्ठभागावर क्रॅक तयार केला जातो. दुसरे म्हणजे, क्रॅक लाइनसह काच वेगळे करण्यासाठी यांत्रिक माध्यमांचा वापर केला जातो. तथापि, या पारंपारिक प्रक्रियांमध्ये स्पष्ट तोटे आहेत. त्या तुलनेने अकार्यक्षम आहेत, परिणामी असमान कडा निर्माण होतात ज्यांना अनेकदा दुय्यम पॉलिशिंगची आवश्यकता असते आणि ते भरपूर कचरा आणि धूळ निर्माण करतात. शिवाय, काचेच्या पॅनल्सच्या मध्यभागी छिद्र पाडणे किंवा अनियमित आकार कापणे यासारख्या कामांसाठी, पारंपारिक पद्धती खूपच आव्हानात्मक असतात. येथेच लेसर कटिंग ग्लासचे फायदे स्पष्ट होतात. २०२२ मध्ये, चीनच्या काचेच्या उद्योगातील विक्री महसूल अंदाजे ७४४.३ अब्ज युआन होता. काचेच्या उद्योगात लेसर कटिंग तंत्रज्ञानाचा प्रवेश दर अजूनही त्याच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात आहे, जो पर्याय म्हणून लेसर कटिंग तंत्रज्ञानाच्या वापरासाठी महत्त्वपूर्ण जागा दर्शवितो.

काचेचे लेसर कटिंग: मोबाईल फोनपासून पुढे

काचेच्या लेसर कटिंगमध्ये बहुतेकदा बेझियर फोकसिंग हेडचा वापर केला जातो ज्यामुळे काचेच्या आत उच्च शक्ती आणि घनता असलेले लेसर बीम निर्माण होतात. काचेच्या आत बेझियर बीम फोकस करून, ते तात्काळ पदार्थाचे बाष्पीभवन करते, ज्यामुळे बाष्पीभवन क्षेत्र तयार होते, जे वेगाने विस्तारते आणि वरच्या आणि खालच्या पृष्ठभागावर भेगा पडतात. या भेगा असंख्य लहान छिद्र बिंदूंनी बनलेला कटिंग विभाग बनवतात, ज्यामुळे बाह्य ताण फ्रॅक्चरमधून कटिंग साध्य होते.

लेसर तंत्रज्ञानातील लक्षणीय प्रगतीसह, पॉवर लेव्हल देखील वाढले आहे. २० वॅटपेक्षा जास्त पॉवर असलेले नॅनोसेकंद ग्रीन लेसर काच प्रभावीपणे कापू शकते, तर १५ वॅटपेक्षा जास्त पॉवर असलेले पिकोसेकंद अल्ट्राव्हायोलेट लेसर २ मिमी जाडीपेक्षा कमी जाडीचे काच सहजतेने कापू शकते. असे काही चिनी उद्योग आहेत जे १७ मिमी जाडीपर्यंत काच कापू शकतात. लेसर कटिंग ग्लास उच्च कार्यक्षमता दर्शवितो. उदाहरणार्थ, ३ मिमी जाडीच्या काचेवर १० सेमी व्यासाचा काचेचा तुकडा कापण्यासाठी लेसर कटिंगसह फक्त १० सेकंद लागतात, तर यांत्रिक चाकूंनी काही मिनिटे लागतात. लेसर-कट कडा गुळगुळीत आहेत, ३०μm पर्यंत अचूकतेसह, सामान्य औद्योगिक उत्पादनांसाठी दुय्यम मशीनिंगची आवश्यकता नाहीशी होते.

लेसर-कटिंग ग्लास हा तुलनेने अलिकडचा विकास आहे, जो सुमारे सहा ते सात वर्षांपूर्वी सुरू झाला. कॅमेरा ग्लास कव्हरवर लेसर कटिंगचा वापर करणाऱ्या सुरुवातीच्या कंपन्यांमध्ये मोबाईल फोन उत्पादन उद्योगाचा समावेश होता आणि लेसर अदृश्यता कटिंग डिव्हाइसच्या परिचयाने त्यात वाढ झाली. फुल-स्क्रीन स्मार्टफोनच्या लोकप्रियतेसह, संपूर्ण मोठ्या-स्क्रीन ग्लास पॅनेलच्या अचूक लेसर कटिंगमुळे काचेच्या प्रक्रिया क्षमतेत लक्षणीय वाढ झाली आहे. मोबाइल फोनसाठी काचेच्या घटक प्रक्रियेच्या बाबतीत लेसर कटिंग सामान्य झाले आहे. हा ट्रेंड प्रामुख्याने मोबाइल फोन कव्हर ग्लासच्या लेसर प्रक्रियेसाठी स्वयंचलित उपकरणे, कॅमेरा प्रोटेक्शन लेन्ससाठी लेसर कटिंग डिव्हाइस आणि लेसर ड्रिलिंग ग्लास सब्सट्रेट्ससाठी बुद्धिमान उपकरणांद्वारे चालवला गेला आहे.

कार-माउंटेड इलेक्ट्रॉनिक स्क्रीन ग्लास हळूहळू लेसर कटिंग स्वीकारत आहे

कार-माउंटेड स्क्रीन्समध्ये काचेचे पॅनेल जास्त प्रमाणात वापरले जातात, विशेषतः सेंट्रल कंट्रोल स्क्रीन्स, नेव्हिगेशन सिस्टम्स, डॅशकॅम्स इत्यादींसाठी. आजकाल, अनेक नवीन ऊर्जा वाहने इंटेलिजेंट सिस्टम्स आणि मोठ्या आकाराच्या सेंट्रल कंट्रोल स्क्रीन्सने सुसज्ज आहेत. ऑटोमोबाईल्समध्ये इंटेलिजेंट सिस्टम्स मानक बनल्या आहेत, मोठ्या आणि अनेक स्क्रीन्ससह, तसेच 3D वक्र स्क्रीन्स हळूहळू बाजारपेठेत मुख्य प्रवाहात येत आहेत. कार-माउंटेड स्क्रीन्ससाठी ग्लास कव्हर पॅनेल त्यांच्या उत्कृष्ट वैशिष्ट्यांमुळे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात आणि उच्च-गुणवत्तेचा वक्र स्क्रीन ग्लास ऑटोमोटिव्ह उद्योगासाठी अधिक अंतिम अनुभव प्रदान करू शकतो. तथापि, काचेची उच्च कडकपणा आणि ठिसूळपणा प्रक्रियेसाठी आव्हान निर्माण करतो.

कार-माउंट केलेल्या काचेच्या पडद्यांना उच्च अचूकता आवश्यक असते आणि एकत्रित केलेल्या स्ट्रक्चरल घटकांची सहनशीलता खूपच कमी असते. चौरस/बार पडदे कापताना मोठ्या प्रमाणात चुका केल्याने असेंब्ली समस्या उद्भवू शकतात. पारंपारिक प्रक्रिया पद्धतींमध्ये चाक कापणे, मॅन्युअल ब्रेकिंग, सीएनसी आकार देणे आणि चेम्फरिंग यासारख्या अनेक पायऱ्यांचा समावेश असतो. ही यांत्रिक प्रक्रिया असल्याने, कमी कार्यक्षमता, खराब गुणवत्ता, कमी उत्पन्न दर आणि उच्च खर्च यासारख्या समस्यांना तोंड द्यावे लागते. चाक कापल्यानंतर, एकाच कारच्या सेंट्रल कंट्रोल कव्हर ग्लास आकाराचे सीएनसी मशीनिंग 8-10 मिनिटे लागू शकते. 100W पेक्षा जास्त क्षमतेच्या अल्ट्रा-फास्ट लेसरसह, 17 मिमी ग्लास एका स्ट्रोकमध्ये कापता येतो; अनेक उत्पादन प्रक्रिया एकत्रित केल्याने कार्यक्षमता 80% वाढते, जिथे 1 लेसर 20 सीएनसी मशीनच्या बरोबरीचा असतो. हे उत्पादकता मोठ्या प्रमाणात सुधारते आणि युनिट प्रक्रिया खर्च कमी करते.

काचेमध्ये लेसरचे इतर उपयोग

क्वार्ट्ज ग्लासची एक अद्वितीय रचना आहे, ज्यामुळे लेसरने कट विभाजित करणे कठीण होते, परंतु क्वार्ट्ज ग्लासवर एचिंगसाठी फेमटोसेकंद लेसर वापरले जाऊ शकतात. क्वार्ट्ज ग्लासवर अचूक मशीनिंग आणि एचिंगसाठी हे फेमटोसेकंद लेसरचा वापर आहे. फेमटोसेकंद लेसर तंत्रज्ञान हे अलिकडच्या काळात वेगाने विकसित होणारे प्रगत प्रक्रिया तंत्रज्ञान आहे, ज्यामध्ये अत्यंत उच्च प्रक्रिया अचूकता आणि गती आहे, जी विविध सामग्रीच्या पृष्ठभागावर मायक्रोमीटर ते नॅनोमीटर-स्तरीय एचिंग आणि प्रक्रिया करण्यास सक्षम आहे. लेसर कूलिंग तंत्रज्ञान बदलत्या बाजाराच्या मागणीनुसार बदलते. बाजारातील ट्रेंडनुसार आमच्या वॉटर चिलर उत्पादन लाइन अद्यतनित करणारा एक अनुभवी चिलर उत्पादक म्हणून, TEYU चिलर उत्पादकाचे CWUP-मालिका अल्ट्राफास्ट लेसर चिलर्स 60W पर्यंत पिकोसेकंद आणि फेमटोसेकंद लेसरसाठी कार्यक्षम आणि स्थिर कूलिंग सोल्यूशन्स प्रदान करू शकतात.

काचेचे लेसर वेल्डिंग हे गेल्या दोन ते तीन वर्षांत उदयास आलेले एक नवीन तंत्रज्ञान आहे, जे सुरुवातीला जर्मनीमध्ये दिसून आले. सध्या, चीनमधील काही युनिट्स, जसे की हुआगोंग लेसर, शियान इन्स्टिट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स अँड फाइन मेकॅनिक्स आणि हार्बिन हिट वेल्ड टेक्नॉलॉजी, या तंत्रज्ञानाचा वापर करू शकल्या आहेत. उच्च-शक्तीच्या, अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेसरच्या कृती अंतर्गत, लेसरद्वारे निर्माण होणाऱ्या दाब लाटा काचेमध्ये मायक्रोक्रॅक किंवा ताण सांद्रता निर्माण करू शकतात, ज्यामुळे काचेच्या दोन तुकड्यांमध्ये बंधन वाढू शकते. वेल्डिंगनंतर बांधलेला काच खूप मजबूत असतो आणि 3 मिमी जाडीच्या काचेमध्ये घट्ट वेल्डिंग मिळवणे आधीच शक्य आहे. भविष्यात, संशोधक इतर सामग्रीसह काचेच्या ओव्हरले वेल्डिंगवर देखील लक्ष केंद्रित करत आहेत. सध्या, या नवीन प्रक्रिया अद्याप बॅचमध्ये मोठ्या प्रमाणावर लागू केलेल्या नाहीत, परंतु एकदा परिपक्व झाल्यानंतर, त्या निःसंशयपणे काही उच्च-श्रेणी अनुप्रयोग क्षेत्रात महत्त्वाची भूमिका बजावतील.