Cam Lazer İşleme Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Potansiyelinin İncelenmesi

Lazer üretim teknolojisi, son on yılda hızlı bir gelişme göstermiş olup, başlıca uygulama alanı metal malzemeler için lazer işleme olmuştur. Metal lazer işlemede en önemli süreçler arasında lazer kesim, lazer kaynak ve metallerin lazerle kaplanması yer almaktadır. Bununla birlikte, konsantrasyon arttıkça, lazer ürünlerinin homojenleşmesi ciddi boyutlara ulaşmış ve lazer pazarının büyümesini sınırlamıştır. Bu nedenle, bu engeli aşmak için lazer uygulamalarının yeni malzeme alanlarına yayılması gerekmektedir. Lazer uygulaması için uygun metal olmayan malzemeler arasında kumaşlar, cam, plastikler, polimerler, seramikler ve daha fazlası yer almaktadır. Her malzeme birden fazla endüstriyi ilgilendirmektedir, ancak halihazırda olgunlaşmış işleme teknikleri mevcut olduğundan, lazerin yerini almak kolay bir iş değildir.

Metal olmayan malzeme alanına girmek için, lazerin malzeme ile etkileşiminin mümkün olup olmadığını ve olumsuz reaksiyonların meydana gelip gelmeyeceğini analiz etmek gereklidir. Şu anda cam, yüksek katma değer ve seri lazer işleme uygulamaları için potansiyel taşıyan önemli bir alan olarak öne çıkmaktadır.

Cam Lazer Kesimi İçin Geniş Alan

Cam, otomotiv, inşaat, tıp ve elektronik gibi çeşitli sektörlerde kullanılan önemli bir endüstriyel malzemedir. Uygulamaları, mikrometre hassasiyetindeki küçük ölçekli optik filtrelerden, otomotiv veya inşaat gibi sektörlerde kullanılan büyük ölçekli cam panellere kadar uzanmaktadır.

Cam, optik cam, kuvars cam, mikrokristalin cam, safir cam ve daha birçok kategoriye ayrılabilir. Camın en önemli özelliği kırılganlığıdır ve bu da geleneksel işleme yöntemleri için önemli zorluklar yaratır. Geleneksel cam kesme yöntemleri genellikle sert alaşımlı veya elmas aletler kullanır ve kesme işlemi iki aşamaya ayrılır. İlk olarak, elmas uçlu bir alet veya sert alaşımlı bir taşlama diski kullanılarak cam yüzeyinde bir çatlak oluşturulur. İkinci olarak, camı çatlak çizgisi boyunca ayırmak için mekanik yöntemler kullanılır. Bununla birlikte, bu geleneksel işlemlerin belirgin dezavantajları vardır. Nispeten verimsizdirler, genellikle ikincil parlatma gerektiren düzensiz kenarlara neden olurlar ve çok fazla talaş ve toz üretirler. Dahası, cam panellerin ortasına delik açmak veya düzensiz şekiller kesmek gibi işler için geleneksel yöntemler oldukça zordur. İşte burada lazerle cam kesmenin avantajları ortaya çıkmaktadır. 2022 yılında Çin'in cam endüstrisi satış geliri yaklaşık 744,3 milyar yuan olmuştur. Lazerle kesme teknolojisinin cam endüstrisindeki yaygınlık oranı hala başlangıç ​​aşamasındadır ve lazerle kesme teknolojisinin bir ikame olarak uygulanması için önemli bir alan olduğunu göstermektedir.

Cam Lazer Kesimi: Cep Telefonlarından İtibaren

Cam lazer kesiminde, cam içinde yüksek tepe gücü ve yoğunlukta lazer ışınları üretmek için genellikle Bezier odaklama başlığı kullanılır. Bezier ışınını camın içine odaklayarak, malzeme anında buharlaşır ve bir buharlaşma bölgesi oluşur; bu bölge hızla genişleyerek üst ve alt yüzeylerde çatlaklar oluşturur. Bu çatlaklar, sayısız küçük gözenek noktasından oluşan kesim bölümünü oluşturarak, dış gerilme kırıkları yoluyla kesim sağlar.

Lazer teknolojisindeki önemli gelişmelerle birlikte güç seviyeleri de artmıştır. 20 W'ın üzerinde güce sahip nanosaniye yeşil lazer camı etkili bir şekilde kesebilirken, 15 W'ın üzerinde güce sahip pikosaniye ultraviyole lazer 2 mm'den daha ince camları zahmetsizce kesebilir. 17 mm kalınlığa kadar cam kesebilen Çinli işletmeler de mevcuttur. Lazerle cam kesimi yüksek verimliliğe sahiptir. Örneğin, 3 mm kalınlığındaki bir cam üzerinde 10 cm çapında bir parçayı kesmek, mekanik bıçaklarla birkaç dakika sürerken, lazerle sadece yaklaşık 10 saniye sürer. Lazerle kesilmiş kenarlar pürüzsüzdür ve 30 μm'ye kadar çentik hassasiyetine sahiptir, bu da genel endüstriyel ürünler için ikincil işleme ihtiyacını ortadan kaldırır.

Camın lazerle kesilmesi nispeten yeni bir gelişme olup yaklaşık altı yedi yıl önce başlamıştır. Cep telefonu üretim sektörü, kamera cam kapaklarında lazer kesimi kullanarak ve lazer görünmez kesim cihazının piyasaya sürülmesiyle birlikte büyük bir ivme kazanarak bu teknolojiyi ilk benimseyenler arasında yer almıştır. Tam ekranlı akıllı telefonların popülerleşmesiyle birlikte, büyük ekranlı cam panellerin tamamının hassas lazer kesimi, cam işleme kapasitesini önemli ölçüde artırmıştır. Cep telefonları için cam bileşenlerinin işlenmesinde lazer kesim yaygın hale gelmiştir. Bu trend, öncelikle cep telefonu kapak camlarının lazerle işlenmesi için otomatik ekipmanlar, kamera koruma lensleri için lazer kesim cihazları ve cam alt tabakaların lazerle delinmesi için akıllı ekipmanlar tarafından yönlendirilmiştir.

Otomobillerde Kullanılan Elektronik Ekran Camlarında Lazer Kesim Teknolojisi Yavaş Yavaş Benimseniyor

Araçlara monte edilen ekranlar, özellikle merkezi kontrol ekranları, navigasyon sistemleri, araç içi kameralar vb. için çok fazla cam panel tüketir. Günümüzde birçok yeni enerji aracı, akıllı sistemler ve büyük boyutlu merkezi kontrol ekranlarıyla donatılmıştır. Akıllı sistemler otomobillerde standart hale gelmiş, büyük ve çoklu ekranların yanı sıra 3 boyutlu kavisli ekranlar da yavaş yavaş pazarın ana akımı haline gelmiştir. Araçlara monte edilen ekranlar için cam kaplama panelleri, mükemmel özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır ve yüksek kaliteli kavisli ekran camı, otomotiv endüstrisi için daha üstün bir deneyim sağlayabilir. Bununla birlikte, camın yüksek sertliği ve kırılganlığı, işleme konusunda bir zorluk teşkil etmektedir.

Otomobillere monte edilen cam ekranlar yüksek hassasiyet gerektirir ve birleştirilen yapısal bileşenlerin toleransları çok küçüktür. Kare/çubuk ekranların kesimi sırasında büyük boyut hataları montaj sorunlarına yol açabilir. Geleneksel işleme yöntemleri, tekerlek kesimi, manuel kırma, CNC şekillendirme ve pah kırma gibi çok adımlı işlemler içerir. Mekanik bir işlem olduğu için düşük verimlilik, düşük kalite, düşük verim oranı ve yüksek maliyet gibi sorunlardan muzdariptir. Tekerlek kesiminden sonra, tek bir otomobil merkezi kontrol paneli kapağı camının CNC ile işlenmesi 8-10 dakika sürebilir. 100W'ın üzerinde ultra hızlı lazerlerle, 17 mm'lik bir cam tek seferde kesilebilir; birden fazla üretim sürecinin entegrasyonu, verimliliği %80 artırır; burada 1 lazer 20 CNC makinesine eşdeğerdir. Bu, üretkenliği büyük ölçüde artırır ve birim işleme maliyetlerini düşürür.

Camda Lazerlerin Diğer Uygulamaları

Kuvars camın benzersiz yapısı, lazerlerle kesilmesini zorlaştırır, ancak femtosaniye lazerler kuvars cam üzerinde oyma işlemi için kullanılabilir. Bu, kuvars cam üzerinde hassas işleme ve oyma için femtosaniye lazerlerin bir uygulamasıdır. Femtosaniye lazer teknolojisi, son yıllarda hızla gelişen, son derece yüksek işleme hassasiyeti ve hızıyla çeşitli malzeme yüzeylerinde mikrometre ila nanometre seviyesinde oyma ve işleme yapabilen gelişmiş bir işleme teknolojisidir. Lazer soğutma teknolojisi, değişen pazar taleplerine göre çeşitlilik gösterir. Deneyimli bir soğutucu üreticisi olarak, ürünlerimizi güncelliyoruz. su soğutucu Piyasa trendlerine uygun üretim hatlarıyla, TEYU Chiller Manufacturer'ın CWUP Serisi Ultra Hızlı Lazer Soğutucuları, 60W'a kadar pikosaniye ve femtosaniye lazerler için verimli ve istikrarlı soğutma çözümleri sağlayabilir.

Cam lazer kaynağı, son iki üç yılda ortaya çıkan ve ilk olarak Almanya'da görülen yeni bir teknolojidir. Şu anda Çin'de sadece birkaç kuruluş, örneğin Huagong Laser, Xi'an Optik ve Hassas Mekanik Enstitüsü ve Harbin Hit Weld Technology, bu teknolojide çığır açmıştır. Yüksek güçlü, ultra kısa darbeli lazerlerin etkisi altında, lazerler tarafından üretilen basınç dalgaları camda mikro çatlaklar veya gerilim yoğunlaşmaları oluşturarak iki cam parçası arasında yapışmayı teşvik edebilir. Kaynak sonrası birleştirilmiş cam çok sağlamdır ve 3 mm kalınlığındaki camlar arasında sıkı kaynak elde etmek zaten mümkündür. Gelecekte araştırmacılar, camın diğer malzemelerle üst üste kaynaklanmasına da odaklanmaktadır. Şu anda bu yeni süreçler henüz yaygın olarak seri üretimde uygulanmamaktadır, ancak olgunlaştıklarında şüphesiz bazı üst düzey uygulama alanlarında önemli bir rol oynayacaklardır.