Cam Lazer İşlemenin Mevcut Durumu ve Potansiyelinin Araştırılması

Lazer üretim teknolojisi son on yılda hızla gelişti ve birincil uygulama alanı metal malzemelerin lazerle işlenmesidir. Metal lazer işlemede en önemli işlemler arasında lazerle kesme, lazerle kaynaklama ve lazerle metal kaplama yer almaktadır. Ancak konsantrasyon arttıkça lazer ürünlerindeki homojenleşme ciddi boyutlara ulaşmış ve lazer pazarının büyümesi sınırlanmıştır. Bu nedenle, bu alanda öne çıkmak için lazer uygulamalarının yeni malzeme alanlarına doğru genişlemesi gerekiyor. Lazer uygulamasına uygun metal olmayan malzemeler arasında kumaşlar, cam, plastikler, polimerler, seramikler ve daha fazlası bulunur. Her malzeme birden fazla endüstriyi ilgilendiriyor, ancak halihazırda gelişmiş işleme teknikleri mevcut olduğundan lazerle değiştirme kolay bir iş değil.

Metalik olmayan bir malzeme alanına girebilmek için, malzeme ile lazer etkileşiminin mümkün olup olmadığının ve olumsuz reaksiyonların oluşup oluşmayacağının analiz edilmesi gerekir. Günümüzde cam, toplu lazer işleme uygulamaları için katma değeri yüksek ve potansiyeli yüksek 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 endüstrilerde kullanılan büyük ölçekli cam panellere kadar uzanmaktadır.

Cam, optik cam, kuvars cam, mikrokristalin cam, safir cam ve daha birçok şekilde kategorize edilebilir. Camın en önemli özelliği kırılganlığıdır ve bu durum geleneksel işleme yöntemleri için önemli zorluklar yaratmaktadır. Geleneksel cam kesme yöntemlerinde genellikle sert alaşımlı veya elmas aletler kullanılır ve kesme işlemi iki aşamadan oluşur. Öncelikle elmas uçlu bir alet veya sert alaşımlı bir taşlama taşı kullanılarak cam yüzeyinde bir çatlak oluşturulur. İkinci olarak, camı çatlak hattı boyunca ayırmak için mekanik araçlar kullanılır. Ancak bu geleneksel süreçlerin bariz dezavantajları da bulunmaktadır. Bunlar nispeten verimsizdir, genellikle ikincil parlatma gerektiren düzensiz kenarlara neden olur ve çok fazla döküntü ve toz üretirler. Ayrıca cam panellerin ortasına delik delmek veya düzensiz şekilleri kesmek gibi işler için geleneksel yöntemler oldukça zorludur. Lazer kesim camın avantajları burada ortaya çıkıyor Çin'in cam sektörünün 2022 yılı satış geliri yaklaşık 744,3 milyar yuan oldu. 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 genellikle camın içinde yüksek tepe gücü ve yoğunlukta lazer ışınları üretmek için bir Bezier odaklama kafası kullanılır. Bezier ışınını camın içine odaklayarak anında malzemeyi buharlaştırıyor ve buharlaşma bölgesi oluşuyor, bu bölge hızla genişleyerek üst ve alt yüzeylerde çatlaklar oluşturuyor. Bu çatlaklar, sayısız küçük gözenek noktasından oluşan kesme bölümünü oluşturur ve dış stres kırıklarını aşarak kesmeyi başarır.

Lazer teknolojisindeki önemli gelişmelerle birlikte güç seviyeleri de artmıştır. 20W'ın üzerinde güce sahip bir nanosaniye yeşil lazer camı etkili bir şekilde kesebilirken, 15W'ın üzerinde güce sahip bir pikosaniye ultraviyole lazer 2mm'den daha ince camları zahmetsizce keser. Çin'de 17 mm kalınlığa kadar cam kesebilen işletmeler mevcut. Lazer kesim cam yüksek verimliliğe sahiptir. Örneğin, 3 mm kalınlığındaki bir camın üzerine 10 cm çapındaki bir cam parçasını kesmek, lazer kesimle yalnızca yaklaşık 10 saniye sürerken, mekanik bıçaklarla birkaç dakika sürmektedir. Lazerle kesilmiş kenarlar pürüzsüzdür ve 30 μm'ye kadar çentik hassasiyetine sahiptir, bu da genel endüstriyel ürünler için ikincil işleme ihtiyacını ortadan kaldırır.

Lazerle cam kesimi nispeten yeni bir gelişme olup yaklaşık altı-yedi yıl önce başlamıştır. Cep telefonu üretim sektörü, kamera cam kapaklarında lazer kesim yöntemini kullanarak ve lazer görünmezlik kesme cihazının piyasaya sürülmesiyle bu alanda hızlı bir artış yaşayarak bu yöntemi ilk benimseyenler arasında yer aldı. Tam ekranlı akıllı telefonların popülerleşmesiyle birlikte, büyük ekranlı cam panellerin tamamının hassas lazerle kesilmesi, cam işleme kapasitesini önemli ölçüde artırdı. Cep telefonları için cam bileşen işleme söz konusu olduğunda lazer kesim yaygın hale geldi. Bu eğilim, öncelikle cep telefonu kapak camlarının lazerle işlenmesi için kullanılan otomatik ekipmanlar, kamera koruma lensleri için lazer kesim cihazları ve cam alt tabakalarının lazerle delinmesi için kullanılan akıllı ekipmanlar tarafından yönlendirilmiştir.

Arabaya Monte Elektronik Ekran Camları Yavaş Yavaş Lazer Kesimi Benimsiyor

Araç üstü ekranlar, özellikle merkezi kontrol ekranları, navigasyon sistemleri, araç kameraları vb. için çok fazla cam panel tüketilmektedir. Günümüzde pek çok yeni enerji aracı akıllı sistemler ve büyük boyutlu merkezi kontrol ekranlarıyla donatılıyor. Akıllı sistemler artık otomobillerde standart haline geldi; büyük ve çok sayıda ekran, ayrıca 3 boyutlu kavisli ekranlar giderek pazarın ana akımı haline geliyor. Araç üstü ekranlarda kullanılan cam kapak panelleri, üstün özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır ve yüksek kaliteli kavisli ekran camları, otomotiv sektörü için daha üstün bir deneyim sağlayabilir. Ancak camın yüksek sertliği ve kırılganlığı işlemede zorluk yaratmaktadır.

Arabalara monte edilen cam ekranlar yüksek hassasiyet gerektirir ve monte edilen yapısal bileşenlerin toleransları çok küçüktür. Kare/çubuk eleklerin kesimi sırasında oluşan büyük boyutsal hatalar montaj sorunlarına yol açabilir. Geleneksel işleme yöntemleri, tekerlek kesme, elle kırma, CNC şekillendirme ve pah kırma gibi birden fazla adımı içerir. Mekanik bir işlem olduğundan verim düşüklüğü, kalitesizlik, verim oranının düşüklüğü, maliyetin yüksek olması gibi sorunlar yaşanmaktadır. Jant kesimi sonrası tek bir araç merkezi kontrol kapağı camı şeklinin CNC işlenmesi 8-10 dakikaya kadar sürebilir. 100W'ın üzerindeki ultra hızlı lazerlerle 17mm'lik bir cam tek seferde kesilebiliyor; birden fazla üretim sürecinin entegre edilmesiyle verimlilik %80 artıyor; 1 lazer 20 CNC makinesine eşdeğer oluyor. Bu, verimliliği önemli ölçüde artırır ve birim işleme maliyetlerini düşürür.

Lazerlerin Camdaki Diğer Uygulamaları

Kuvars camı, lazerle kesilmesi zor olan kendine özgü bir yapıya sahiptir; ancak kuvars camı üzerinde kazıma yapmak için femtosaniye lazerler kullanılabilir. Bu, kuvars cam üzerinde hassas işleme ve aşındırma için femtosaniye lazerlerin bir uygulamasıdır. Femtosaniye lazer teknolojisi, son yıllarda hızla gelişen, son derece yüksek işleme hassasiyeti ve hızına sahip, çeşitli malzeme yüzeylerinde mikrometreden nanometreye kadar düzeyde aşındırma ve işleme yapabilen ileri bir işleme teknolojisidir.  Lazer soğutma teknolojisi değişen pazar taleplerine göre değişiklik göstermektedir. Deneyimli bir soğutucu üreticisi olarak, ürün yelpazemizi güncelliyoruz su soğutucu  Pazar trendlerine uygun üretim hatlarıyla, TEYU Chiller Üreticisi'nin CWUP Serisi Ultra Hızlı Lazer Soğutucuları, 60W'a kadar pikosaniye ve femtosaniye lazerler için verimli ve kararlı soğutma çözümleri sağlayabilir.

Camın lazerle kaynaklanması son iki-üç yıldır ortaya çıkan, ilk olarak Almanya'da ortaya çıkan yeni bir teknolojidir. Şu anda Çin'de yalnızca Huagong Lazer, Xi'an Optik ve İnce Mekanik Enstitüsü ve Harbin Hit Weld Teknolojisi gibi birkaç birim bu teknolojiyi aşabilmiş durumda. Yüksek güçlü, ultra kısa darbeli lazerlerin etkisi altında, lazerler tarafından oluşturulan basınç dalgaları camda mikro çatlaklar veya gerilim yoğunlaşmaları oluşturabilir ve bu da iki cam parçası arasında bağlanmayı teşvik edebilir.  Kaynak sonrası birleştirilen cam oldukça sağlamdır ve 3mm kalınlığındaki camlar arasında sıkı kaynak yapmak mümkündür. Gelecekte araştırmacılar camın diğer malzemelerle üst üste kaynaklanması konusuna da odaklanacaklar. Bu yeni prosesler henüz toplu olarak yaygın olarak uygulanmamaktadır, ancak olgunlaştıklarında şüphesiz bazı üst düzey uygulama alanlarında önemli bir rol oynayacaklardır.