Eksplorimi i Statusit Aktual dhe Potencialit të Përpunimit me Lazer të Qelqit

Teknologjia e prodhimit me lazer ka parë një zhvillim të shpejtë gjatë dekadës së fundit, me aplikimin e saj kryesor në përpunimin me lazer të materialeve metalike. Prerja me lazer, saldimi me lazer dhe veshja me lazer e metaleve janë ndër proceset më të rëndësishme në përpunimin e metaleve me lazer. Megjithatë, me rritjen e përqendrimit, homogjenizimi i produkteve lazer është bërë i rëndë, duke kufizuar rritjen e tregut të lazerit. Prandaj, për të depërtuar, aplikimet e lazerit duhet të zgjerohen në fusha të reja materialesh. Materialet jometalike të përshtatshme për aplikim me lazer përfshijnë pëlhura, qelq, plastikë, polimere, qeramikë dhe të tjera. Çdo material përfshin industri të shumta, por ekzistojnë teknika të përparuara të përpunimit, duke e bërë zëvendësimin e lazerit jo një detyrë të lehtë.

Për të hyrë në një fushë të materialeve jometalike, është e nevojshme të analizohet nëse bashkëveprimi i lazerit me materialin është i realizueshëm dhe nëse do të ndodhin reaksione negative. Aktualisht, qelqi shquhet si një fushë e rëndësishme me vlerë të shtuar të lartë dhe potencial për aplikime të përpunimit me lazer në seri.

Hapësirë e madhe për prerjen me lazer të qelqit

Qelqi është një material i rëndësishëm industrial që përdoret në industri të ndryshme si automobila, ndërtim, mjekësi dhe elektronikë. Zbatimet e tij variojnë nga filtrat optikë në shkallë të vogël që matin mikrometra deri te panelet e qelqit në shkallë të gjerë të përdorura në industri si automobilistika ose ndërtimi.

Qelqi mund të kategorizohet në qelq optik, qelq kuarci, qelq mikrokristalin, qelq safiri dhe të tjerë. Karakteristika kryesore e qelqit është brishtësia e tij, e cila paraqet sfida të rëndësishme për metodat tradicionale të përpunimit. Metodat tradicionale të prerjes së qelqit zakonisht përdorin mjete prej aliazh të fortë ose diamanti, me procesin e prerjes të ndarë në dy hapa. Së pari, krijohet një çarje në sipërfaqen e qelqit duke përdorur një mjet me majë diamanti ose një rrotë bluarëse prej aliazh të fortë. Së dyti, përdoren mjete mekanike për të ndarë qelqin përgjatë vijës së çarjes. Megjithatë, këto procese tradicionale kanë disavantazhe të dukshme. Ato janë relativisht joefikase, duke rezultuar në skaje të pabarabarta që shpesh kërkojnë lustrim dytësor, dhe prodhojnë shumë mbeturina dhe pluhur. Për më tepër, për detyra të tilla si shpimi i vrimave në mes të paneleve të qelqit ose prerja e formave të çrregullta, metodat tradicionale janë mjaft sfiduese. Këtu bëhen të dukshme avantazhet e prerjes me lazer të qelqit Në vitin 2022, të ardhurat nga shitjet e industrisë së qelqit në Kinë ishin afërsisht 744.3 miliardë juanë. Shkalla e depërtimit të teknologjisë së prerjes me lazer në industrinë e qelqit është ende në fazën e saj fillestare, duke treguar një hapësirë të konsiderueshme për aplikimin e teknologjisë së prerjes me lazer si zëvendësim.

Prerja me lazer e qelqit: Nga telefonat celularë e tutje

Prerja me lazer e qelqit shpesh përdor një kokë fokusimi Bezier për të gjeneruar rreze lazeri me fuqi dhe dendësi të lartë brenda qelqit. Duke e fokusuar rrezen Bezier brenda xhamit, ajo avullon menjëherë materialin, duke krijuar një zonë avullimi, e cila zgjerohet me shpejtësi për të formuar çarje në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme. Këto çarje formojnë seksionin e prerjes të përbërë nga pika të panumërta poresh të vogla, duke arritur prerjen përmes thyerjeve të stresit të jashtëm.

Me përparimet e rëndësishme në teknologjinë e lazerit, nivelet e fuqisë janë rritur gjithashtu. Një lazer jeshil nanosekondash me fuqi mbi 20W mund të presë në mënyrë efektive xhamin, ndërsa një lazer ultraviolet pikosekondash me fuqi mbi 15W pret pa mundim xhamin me trashësi nën 2 mm. Ekzistojnë ndërmarrje kineze që mund të presin xham me trashësi deri në 17 mm. Prerja me lazer e qelqit krenohet me efikasitet të lartë. Për shembull, prerja e një cope qelqi me diametër 10 cm në një gotë me trashësi 3 mm zgjat vetëm rreth 10 sekonda me prerje me lazer krahasuar me disa minuta me thika mekanike. Skajet e prera me lazer janë të lëmuara, me një saktësi prerjeje deri në 30μm, duke eliminuar nevojën për përpunim dytësor për produktet e përgjithshme industriale.

Prerja e qelqit me lazer është një zhvillim relativisht i kohëve të fundit, që ka filluar rreth gjashtë deri në shtatë vjet më parë. Industria e prodhimit të telefonave celularë ishte ndër më të hershmet që e përdori këtë teknologji, duke përdorur prerjen me lazer në mbulesat prej xhami të kamerave dhe duke përjetuar një rritje të shpejtë me futjen e një pajisjeje prerëse të padukshme me lazer. Me popullaritetin e telefonave inteligjentë me ekran të plotë, prerja precize me lazer e të gjithë paneleve të qelqit me ekran të madh ka rritur ndjeshëm kapacitetin e përpunimit të qelqit. Prerja me lazer është bërë e zakonshme kur bëhet fjalë për përpunimin e komponentëve të qelqit për telefonat celularë. Ky trend është nxitur kryesisht nga pajisjet e automatizuara për përpunimin me lazer të xhamit mbulues të telefonave celularë, pajisjet e prerjes me lazer për lentet mbrojtëse të kamerave dhe pajisjet inteligjente për shpimin me lazer të substrateve të qelqit.

Xhami i ekranit elektronik i montuar në makinë po përvetëson gradualisht prerjen me lazer

Ekranet e montuara në makina konsumojnë shumë panele xhami, veçanërisht për ekranet e kontrollit qendror, sistemet e navigimit, kamerat e makinës etj. Në ditët e sotme, shumë automjete të reja të energjisë janë të pajisura me sisteme inteligjente dhe ekrane kontrolli qendror të madh. Sistemet inteligjente janë bërë standarde në automobila, me ekrane të mëdha dhe të shumëfishta, si dhe ekrane të lakuara 3D që gradualisht po bëhen pjesë e tregut. Panelet prej qelqi për ekranet e montuara në makina përdoren gjerësisht për shkak të karakteristikave të tyre të shkëlqyera, dhe një xham ekrani i lakuar me cilësi të lartë mund të ofrojë një përvojë më të përsosur për industrinë e automobilave. Megjithatë, fortësia dhe brishtësia e lartë e qelqit përbëjnë një sfidë për përpunimin.

Ekranet prej xhami të montuara në makina kërkojnë saktësi të lartë dhe tolerancat e komponentëve strukturorë të montuar janë shumë të vogla. Gabimet e mëdha dimensionale gjatë prerjes së ekraneve katrore/me shufra mund të çojnë në probleme me montimin. Metodat tradicionale të përpunimit përfshijnë hapa të shumtë, të tillë si prerja e rrotave, thyerja manuale, formësimi CNC dhe prerjet me skaje, ndër të tjera. Meqenëse është përpunim mekanik, ai vuan nga probleme të tilla si efikasitet i ulët, cilësi e dobët, normë e ulët e rendimentit dhe kosto e lartë. Pas prerjes së rrotave, përpunimi CNC i një forme xhami të mbulesës qendrore të kontrollit të një makine të vetme mund të zgjasë deri në 8-10 minuta. Me lazerë ultra të shpejtë mbi 100W, një xham 17 mm mund të pritet me një goditje të vetme; integrimi i proceseve të shumëfishta të prodhimit rrit efikasitetin me 80%, ku 1 lazer është i barabartë me 20 makina CNC. Kjo përmirëson shumë produktivitetin dhe ul kostot e përpunimit të njësive.

Zbatime të tjera të lazerëve në xham

Qelqi kuarci ka një strukturë unike, duke e bërë të vështirë prerjen e ndarë me lazer, por lazerët femtosekondë mund të përdoren për gdhendje në qelq kuarci. Ky është një aplikim i lazerëve femtosekondë për përpunim dhe gdhendje precize në qelq kuarci. Teknologjia e lazerit femtosekondë është një teknologji e përparuar përpunimi që po zhvillohet me shpejtësi vitet e fundit, me saktësi dhe shpejtësi përpunimi jashtëzakonisht të lartë, e aftë për gdhendje dhe përpunim në nivel mikrometri deri në nanometr në sipërfaqe të ndryshme materialesh.  Teknologjia e ftohjes me lazer ndryshon me kërkesat në ndryshim të tregut. Si një prodhues ftohësish me përvojë që përditëson tonën ftohës uji  Linjat e prodhimit në përputhje me trendet e tregut, Ftohësit me Lazer Ultra të Shpejtë CWUP të Prodhuesit të Ftohësve TEYU mund të ofrojnë zgjidhje efikase dhe të qëndrueshme ftohjeje për lazerët pikosekonda dhe femtosekonda deri në 60W.

Saldimi me lazer i qelqit është një teknologji e re që ka dalë në dy-tre vitet e fundit, duke u shfaqur fillimisht në Gjermani. Aktualisht, vetëm disa njësi në Kinë, të tilla si Huagong Laser, Instituti i Optikës dhe Mekanikës së Hollë në Xi'an dhe Harbin Hit Weld Technology, e kanë depërtuar në këtë teknologji. Nën veprimin e lazerëve me puls ultra të shkurtër dhe me fuqi të lartë, valët e presionit të gjeneruara nga lazerët mund të krijojnë mikroçarje ose përqendrime stresi në xham, të cilat mund të nxisin lidhjen midis dy copave të qelqit.  Qelqi i lidhur pas saldimit është shumë i fortë dhe është tashmë e mundur të arrihet saldim i ngushtë midis qelqit me trashësi 3 mm. Në të ardhmen, studiuesit po përqendrohen gjithashtu në saldimin sipërfaqësor të qelqit me materiale të tjera. Aktualisht, këto procese të reja nuk janë aplikuar ende gjerësisht në grupe, por sapo të jenë pjekur, ato padyshim do të luajnë një rol të rëndësishëm në disa fusha aplikimi të nivelit të lartë.