Cam Lazer Kesim Teknolojisine İlişkin Temel Bilgiler

Cam, otomotiv, inşaat, sağlık, teşhir ve elektronik endüstrileri de dahil olmak üzere ulusal ekonominin birçok sektöründe uygulama alanı bulan kritik bir endüstriyel malzemedir. Kullanım alanları, dizüstü bilgisayar ve tablet ekranları için birkaç mikron kadar küçük optik filtreler ve cam alt tabakalardan, otomotiv ve inşaat gibi seri üretim alanlarında kullanılan büyük-ölçekli cam panellere kadar uzanır.

Camın öne çıkan bir özelliği, işlenmesinde önemli zorluklar oluşturan sertliği ve kırılganlığıdır. Geleneksel cam kesme yöntemleri, birçok uygulamada yaygın olarak kullanılan ve iki ana adımdan oluşan semente karbür veya elmas aletlere dayanır. Öncelikle elmas uç veya semente karbür taşlama taşı kullanılarak cam yüzeyinde bir çatlak oluşturulur. İkinci olarak, camı çatlak çizgisi boyunca ayırmak için mekanik kuvvet uygulanır.

Ancak bu kazıma ve kesme yönteminin çeşitli dezavantajları vardır. Malzemenin çıkarılması, kesme kenarının gücünü azaltan ve ek bir temizleme işlemi gerektiren döküntü, parça ve mikro çatlakların oluşmasına neden olur. Bu işlemin neden olduğu derin çatlaklar genellikle cam yüzeyine dik değildir, çünkü mekanik kuvvetin oluşturduğu ayırma çizgileri genellikle-dikey değildir. Ayrıca ince cama uygulanan mekanik kuvvetten kaynaklanan üretim kayıpları da bir diğer olumsuz faktördür.

Bu kusurlar, gerilimsiz cam kullanılarak-ve ayırma için kullanılan donanımların daha da optimize edilmesiyle azaltılabilir. Bununla birlikte, dikey kesme çizgilerinin elde edilmesi ile kenar döküntülerinin veya çatlakların önlenmesi arasındaki sistematik çelişkiden tamamen kaçınmak mümkün değildir. Lazer teknolojisinin gelişmesi bu kalite sorunlarına bir çözüm sağlamıştır.

Lazer Kazıma ve Ayırma

Geleneksel mekanik kesme aletlerinin aksine, lazer ışını enerjisi camı-temassız bir şekilde keser. Bu enerji, iş parçasının belirli alanlarını önceden tanımlanmış bir sıcaklığa ısıtır. Hızlı ısıtma işleminin hemen ardından hızlı soğutma gelir, bu da camın içinde dikey gerilim bölgeleri oluşturur ve bu yönde kalıntısız, çatlaksız-bir kırılma oluşturur. Kırılma mekanik kuvvetlerden ziyade ısıdan kaynaklandığı için herhangi bir kalıntı veya mikro çatlak oluşmaz. Sonuç olarak, lazerle-kesilen kenarların gücü, geleneksel çizme ve ayırma yöntemleriyle üretilen kenarlardan daha yüksektir. Bitirme ihtiyacı azalır, hatta tamamen ortadan kalkar. Ayrıca cam parçalarının oluşması da tamamen önlenebilir.

Lazer kazıma için, lazer ışınının ısıtılması ve ardından soğutulması etkisi altında, cam yüzeyi üzerine yaklaşık 10 mm derinliğinde (cam kalınlığının yaklaşık %10'u) bir çizgi çizilir. Cam daha sonra çizilen yön boyunca bölünebilir. Bu teknoloji herhangi bir cam parçası üretmediğinden, yaygın çapaklardan ve kesik kenarlarda düşük mukavemetten kaçınılır ve daha sonra yapılan cilalama ve taşlama işlemlerine artık gerek kalmaz. Daha da önemlisi, bu yöntemle işlenen cam, geleneksel yöntemlerle ayrılan cama göre kırılmaya-3 kat daha dayanıklıdır. Kalınlığı 1 mm ila 5 mm arasında olan camlar için, ayırma ve ardından gelen cilalama, taşlama ve durulama adımlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak tüm kesme işlemini tek bir adımda tamamlamak bile mümkündür. Kesici kenarın gücü, DIN-EN 843-1'e göre standartlaştırılmış dört-noktalı bükülme testi kullanılarak ölçülebilir. Bir cam parçası iki merdane üzerine sabitlenir ve camın üst yüzeyinde gerekli bükme kuvvetini oluşturmak için diğer iki merdane kullanılır ve bunun altında cam iki parçaya ayrılır. Bu test, ayırma fizibilitesine ilişkin güvenilir istatistiksel veriler elde etmek için yaklaşık 100 kez tekrarlanır.

Çoğu durumda, lazerle çizme ve kesme, toplu işleme için tercih edilen seçeneklerdir. Avantajları arasında yüksek işlem hızı, yüksek hassasiyet ve basit parametre ayarları yer alır. Ancak çok sayıda farklı hattın kesilmesi ve işlem süresinin yeterli olması durumunda, tam-kesim, kuru soğutma yöntemi ve ek kesme adımları gerektirmemesi nedeniyle daha cazip bir yöntemdir. Her iki durumda da yüksek-kaliteli kesme kenarları elde edilir. Cam için lazer kesim kullanmanın, işleme kalitesini artırırken önemli ölçüde zamandan tasarruf sağlayabileceği açıktır.

Cam Lazer Kesim Teknolojisi Uygulamaları

Yüksek-teknolojili ürünleri işlemek için yeni ve olgun bir teknolojiyi seri üretim hatlarına aktarmak kolay bir iş değildir. Müşteri açısından bakıldığında, uygulamadan önce teknolojinin otomatikleştirilmiş, güvenilir, yalnızca tamamen kanıtlanmış değil aynı zamanda ekonomik açıdan da uygulanabilir bir çözüm olması gerekir. Uygulamada, yenilikçi teknolojinin uygulanması yalnızca iki senaryoda etkilidir: Yeni ürünlerin piyasaya sürülmesi, yenilikçi özellikler elde etmek için yeni üretim yöntemleri gerektirdiğinde veya işlem adımlarını azaltarak üretim maliyetlerini düşürdüğünde veya mevcut üretim ekonomik baskıyla karşı karşıya kaldığında ve bunu hafifletmek için üretim yöntemlerinde önemli iyileştirmeler gerektirdiğinde.

Düz panel ekran endüstrisinde, lazer kesim teknolojisinin birçok işleme hattında binlerce saatlik uygulama doğrulamasının ardından üretim hatlarında yerini alması beş yıl sürdü. Günümüzde elektronik endüstrisindeki cam-içeren iletişim ve mobil ürünler veya sensörler, dokunmatik yüzeyler veya cam kasalar gibi kırılgan ince cam bileşenlere sahip diğer ürünler gibi cam kırılma riski taşıyan yeni ürünlerin üretiminde yaygın olarak düşünülmektedir.

İşleme genellikle biyokimya endüstrisinde olduğu gibi temiz odalarda gerçekleştirilir, çünkü bu alanlar geleneksel kesme veya öğütme adımlarıyla üretilen parçacıklara karşı oldukça hassastır. Örneğin, DNA kodlarıyla (biyokimyasal barkodlar) kaplanmış substrat malzemeleri veya lazerle parçalara ayrılan malzemeler ürün testi için kullanılır. Lazer kesim teknolojisi için bir sonraki en umut verici uygulama endüstrileri güneş enerjisi ve otomotiv endüstrileri olacaktır.

Lazer teknolojisinin metal işleme endüstrisinde yıllar içinde gelişmesi gibi, cam işlemeye yönelik lazer kesim teknolojisi de gelişmeye devam edecek; çeşitli ürünlerin işlenmesinde geleneksel yöntemlerin yerine yaygın olarak kullanılacaktır. Ancak geleneksel cam işleme yöntemleri, çoğu cam ürününün işlenmesinde, genellikle kesici kenarlar için kalite gereksinimlerinin çok yüksek olmadığı uygulamalarda, önemli konumunu korumaya devam edecektir.

Lazerle şekil kesme elektronik, otomotiv veya inşaat endüstrilerinde kendine yer bulacak yenilikçi bir teknolojidir. Camın lazerle kesilmesine ek olarak, delme, pah kırma ve kaplama çıkarma gibi diğer birçok lazer-tabanlı cam işleme yöntemi de daha fazla geliştirme ve test aşamasındadır. Bu işlemler yeşil lazerler gibi farklı türde lazerler gerektirir.