Cam Lazer İşlemenin Mevcut Durumu ve Potansiyelinin Araştırılması

Lazer üretim teknolojisi, son on yılda hızla gelişmiş olup, başlıca uygulama alanı metal malzemelerin lazerle işlenmesidir. Lazer kesim, lazer kaynak ve metallerin lazerle kaplanması, metal lazer işlemedeki en önemli süreçler arasındadır. Ancak, konsantrasyon arttıkça lazer ürünlerinin homojenizasyonu ciddi bir hal almış ve lazer pazarının büyümesini sınırlamıştır. Bu nedenle, lazer uygulamalarının bu alanda öne çıkabilmesi için yeni malzeme alanlarına yayılması gerekmektedir. Lazer uygulamasına uygun metal olmayan malzemeler arasında kumaşlar, cam, plastikler, polimerler, seramikler ve daha fazlası bulunur. Her malzeme birden fazla endüstriyi ilgilendirse de, halihazırda gelişmiş işleme teknikleri mevcut olduğundan, lazerle değiştirme kolay bir iş değildir.

Metalik olmayan bir malzeme alanına girmek için, malzemeyle lazer etkileşiminin mümkün olup olmadığını ve olumsuz reaksiyonların oluşup oluşmayacağını analiz etmek gerekir. Günümüzde cam, yüksek katma değere ve toplu lazer işleme uygulamaları için potansiyele sahip önemli bir alan olarak öne çıkmaktadır.

Cam Lazer Kesimi için Geniş Alan

Cam, otomotiv, inşaat, tıp ve elektronik gibi çeşitli sektörlerde kullanılan önemli bir endüstriyel malzemedir. Uygulama alanları, mikrometre ölçen küçük ölçekli optik filtrelerden otomotiv veya inşaat gibi sektörlerde kullanılan büyük ölçekli cam panellere kadar uzanır.

Cam, optik cam, kuvars cam, mikrokristalin cam, safir cam ve daha fazlası olarak kategorize edilebilir. Camın en önemli özelliği, geleneksel işleme yöntemleri için önemli zorluklar oluşturan kırılganlığıdır. Geleneksel cam kesme yöntemleri genellikle sert alaşımlı veya elmas aletler kullanır ve kesme işlemi iki adıma ayrılır. İlk olarak, elmas uçlu bir alet veya sert alaşımlı bir taşlama tekerleği kullanılarak cam yüzeyinde bir çatlak oluşturulur. İkinci olarak, camı çatlak çizgisi boyunca ayırmak için mekanik yöntemler kullanılır. Ancak, bu geleneksel işlemlerin belirgin dezavantajları vardır. Nispeten verimsizdirler, genellikle ikincil parlatma gerektiren düzensiz kenarlara neden olurlar ve çok fazla döküntü ve toz üretirler. Dahası, cam panellerin ortasına delik delme veya düzensiz şekiller kesme gibi işler için geleneksel yöntemler oldukça zordur. Lazerle cam kesmenin avantajları burada ortaya çıkar. 2022'de Çin'in cam endüstrisinin satış geliri yaklaşık 744,3 milyar yuandı. Lazer kesim teknolojisinin cam sektöründeki yaygınlaşma hızı henüz başlangıç ​​aşamasında olup, bu durum lazer kesim teknolojisinin camın yerine kullanılması için önemli bir alan olduğunu göstermektedir.

Cam Lazer Kesimi: Cep Telefonlarından Günümüze

Cam lazer kesiminde, cam içinde yüksek tepe gücü ve yoğunlukta lazer ışınları üretmek için genellikle bir Bezier odaklama kafası kullanılır. Bezier ışını camın içinde odaklanarak, malzemeyi anında buharlaştırır ve üst ve alt yüzeylerde hızla genişleyerek çatlaklar oluşturan bir buharlaşma bölgesi oluşturur. Bu çatlaklar, sayısız küçük gözenek noktasından oluşan kesme bölümünü oluşturarak dış gerilim çatlaklarını kesmeyi başarır.

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

Lazer kesim cam, yaklaşık altı ila yedi yıl önce başlayan nispeten yeni bir gelişmedir. Cep telefonu üretim sektörü, kamera cam kapaklarında lazer kesim kullanarak ve lazer görünmezlik kesme cihazının piyasaya sürülmesiyle büyük bir artış yaşayarak bu teknolojiyi ilk uygulayanlar arasındaydı. Tam ekran akıllı telefonların popülerleşmesiyle birlikte, tüm büyük ekran cam panellerin hassas lazer kesimi, cam işleme kapasitesini önemli ölçüde artırdı. Lazer kesim, cep telefonları için cam bileşen işlemede yaygınlaştı. Bu trend, öncelikle cep telefonu kapak camının lazerle işlenmesi için otomatik ekipmanlar, kamera koruma lensleri için lazer kesim cihazları ve cam alt tabakalarının lazerle delinmesi için akıllı ekipmanlar tarafından yönlendirildi.

Arabaya Monte Elektronik Ekran Camları Yavaş Yavaş Lazer Kesimi Benimsiyor

Arabalara monte ekranlar, özellikle merkezi kontrol ekranları, navigasyon sistemleri, araç kameraları vb. için çok fazla cam panel tüketir. Günümüzde birçok yeni enerji aracı, akıllı sistemler ve büyük boyutlu merkezi kontrol ekranlarıyla donatılmıştır. Akıllı sistemler, büyük ve çoklu ekranların yanı sıra 3D kavisli ekranların da giderek pazarda yaygınlaşmasıyla otomobillerde standart hale gelmiştir. Arabalara monte 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. Ancak camın yüksek sertliği ve kırılganlığı, işlemede zorluk yaratmaktadır.

Arabaya monte cam ekranlar yüksek hassasiyet gerektirir ve monte edilmiş yapısal bileşenlerin toleransları çok küçüktür. Kare/çubuk ekranların kesimi sırasında büyük boyutsal hatalar montaj sorunlarına yol açabilir. Geleneksel işleme yöntemleri, tekerlek kesimi, manuel kırma, CNC şekillendirme ve pah kırma gibi birden fazla adım içerir. Mekanik bir işleme olduğundan düşük verimlilik, düşük kalite, düşük verim oranı ve yüksek maliyet gibi sorunlarla karşılaşır. Tekerlek kesimi sonrasında, tek bir araba merkezi kontrol kapağı camı şeklinin CNC ile işlenmesi 8-10 dakikaya kadar sürebilir. 100 W'ın üzerindeki ultra hızlı lazerlerle 17 mm'lik bir cam tek seferde kesilebilir; birden fazla üretim sürecinin entegre edilmesi verimliliği %80 artırır; 1 lazer 20 CNC makinesine eşittir. Bu, verimliliği büyük ölçüde artırır ve birim işleme maliyetlerini düşürür.

Lazerlerin Camdaki Diğer Uygulamaları

Kuvars camı, lazerlerle yarık kesim yapmayı zorlaştıran benzersiz bir yapıya sahiptir; ancak femtosaniye lazerler kuvars camı üzerinde aşındırma için kullanılabilir. Bu, femtosaniye lazerlerin kuvars camı üzerinde hassas işleme ve aşındırma için bir uygulamasıdır. Femtosaniye lazer teknolojisi, son yıllarda hızla gelişen, son derece yüksek işleme hassasiyeti ve hızına sahip, çeşitli malzeme yüzeylerinde mikrometreden nanometreye kadar aşındırma ve işleme yapabilen gelişmiş bir işleme teknolojisidir. Lazer soğutma teknolojisi, değişen pazar taleplerine göre değişiklik gösterir. Su soğutucu üretim hatlarımızı pazar trendlerine uygun olarak güncelleyen deneyimli bir soğutucu üretici olarak, TEYU Soğutucu Üreticisinin CWUP Serisi Ultra Hızlı Lazer Soğutucuları, 60 W'a kadar pikosaniye ve femtosaniye lazerler için verimli ve kararlı soğutma çözümleri sağlayabilir.

Camın lazerle kaynaklanması, son iki üç yılda ortaya çıkan ve ilk olarak Almanya'da görülen yeni bir teknolojidir. Şu anda Çin'de yalnızca Huagong Lazer, Xi'an Optik ve İnce Mekanik Enstitüsü ve Harbin Hit Weld Technology gibi birkaç birim bu teknolojiyi aşmıştır. Yüksek güçlü, ultra kısa darbeli lazerlerin etkisi altında, lazerler tarafından üretilen basınç dalgaları camda mikro çatlaklar veya gerilim yoğunlaşmaları oluşturabilir ve bu da iki cam parçası arasında yapışmayı artırabilir. Kaynak işleminden sonra yapıştırılan cam çok sağlamdır ve 3 mm kalınlığındaki camlar arasında sıkı kaynak yapmak mümkündür. Gelecekte, araştırmacılar camın diğer malzemelerle üst üste kaynaklanmasına da odaklanacaklardır. Şu anda, bu yeni süreçler henüz partiler halinde yaygın olarak uygulanmamaktadır, ancak olgunlaştıklarında, şüphesiz bazı üst düzey uygulama alanlarında önemli bir rol oynayacaklardır.