Что такое лазерная резка нулевой ширины?

Мы знакомы с недостатками традиционной промышленной резки. Материальные потери, острые углы, ослабление конструкций — довольно неприятно, не так ли? Но что, если существует передовая лазерная технология, которая не только устраняет эти проблемы, но и укрепляет материалы?

Откройте для себя лазерную резку нулевой ширины — настоящий переломный момент! Давайте углубимся в этот революционный метод, раскроем его работу, преимущества и непревзойденный потенциал.

Что такое лазерная резка нулевой ширины?

Лазерная резка нулевой ширины (ZWLC) — это процесс бесконтактной резки хрупкие материалы " У аборигенов стекло и кварц который работает по принципу быстрого нагрева и охлаждения материала, создавая термические напряжения на молекулярном уровне. Напряжение на поверхности стекла вызывает развитие трещин, превращая материал в сверхтонкое качество без необходимости какого-либо физического контакта. 

Подобно тому, как разбивается стакан или стакан, когда в него наливают кипящий напиток. То же явление происходит при резке с нулевой шириной, но при чрезвычайно контролируемая среда. 

Это называется «резка нулевой ширины», потому что здесь нет режущего клина и материал не теряется, как это обычно происходит в традиционных процессах, например, когда алмазные резцы режут стекло. Поскольку фактического контакта нет, на краях нет сколов, стеклянной пыли и выступов. 

Кроме того, качество кромки is в пять раз сильнее чем традиционные методы и не требует дальнейшей обработки, например полировка , так и измельчениия. 

Он также известен под названием «Лазерная резка», «Лазерное разделение» и «Лазерная сепарация». Лазерно-управляемый термокрекинг (LCT).

Лазерную резку нулевой ширины вы встретите в основном в био-, микро- и оптоэлектронной промышленности. В остальном это наиболее практичное решение для резки плоских дисплеев (FDP). 

Однако лазерная резка нулевой ширины — относительно новая технология и довольно редкая. Исследования и разработки машин в основном происходят в России, Америке и на Тайване. Лазерные резаки нулевой ширины самые эффективные станки для резки стекла в мире. 

Принцип работы лазерной резки нулевой ширины

Лазерная резка нулевой ширины — довольно нетрадиционный метод резки хрупких материалов. Итак, мы разбили основные принципы работы на несколько простых шагов. 

1. Лазерный нагрев  

В традиционном лазерная резкаЛазерный луч плавит и испаряет материал, что дает нам желаемые результаты. Но при лазерной резке нулевой ширины лазерное излучение нагревает стеклянную подложку вдоль безразмерная линия резки. 

Лазер недостаточно горячий, чтобы расплавить стекло. Однако это значительно повышает температуру, вызывая расширение нагреваемой площади. Это создает экстремальные сжимающие напряжения со стороны окружающего холодного стекла, вызывая трещины на молекулярном уровне. На этапе контролируемого нагрева происходит без повреждений поверхности.

Вот почему это называется бесконтактной резкой, потому что здесь нет никакой механической резки, а только изменения в структуре материала. CO2 лазеры между 100-500 W Диапазон наиболее подходит для лазерной резки нулевой ширины. 

2. Быстрое охлаждение 

Затем нагретая безразмерная линия разметки (нулевой ширины) быстро охлаждается с помощью распыленная струя воды или любую подходящую охлаждающую жидкость. Это охлаждает отапливаемое помещение, что создает экстремальные растягивающие внутренние напряжения от более холодного стекла. Материал поддается внутренним напряжениям, начинает распространяться трещина, и начинается процесс разделения субстрата. 

Все это возможно благодаря крутому градиенту температуры и правильному профилю удельной мощности на линии реза, который создает огромные термические напряжения под поверхностью, вызывая распространение трещин, которые быстро отделяют поверхность. Возникает неглубокая трещина, которая начинает распространяться примерно при 1/6 толщины пластины чуть ниже поверхности.

Технически резка не требуется, а только разделение подложки на молекулярном уровне, что делает процесс без потерь материала, сколов и неровных краев. 

Имейте в виду, и нагрев, и охлаждение происходят одновременно и может достичь фантастической скорости резания один метр в секунду (1000 мм/сек).  

Лазерная резка нулевой ширины позволяет достичь чрезвычайно высоких скоростей резки по прямой, но требует утомительных корректировок, когда задействовано множество кривых и контуров. 

Как видите, этот процесс чувствителен к направлению, поэтому для контроля точности позиционирования и всех связанных параметров требуются высокотехнологичные датчики. 

Ключевые особенности лазерной резки нулевой ширины

Лазерная резка нулевой ширины — это современная технология, и особенно важно понимать ее особенности.

1. Высокопрочная кромка 

Лазерная резка нулевой ширины позволяет получить Края в 5.5 раз прочнее чем традиционная резка алмазными палочками или проволока. В результате края получаются очень прочными, особенно в случае плоских дисплеев. 

Удивительно, но это связано с тем, что «Закалка термического стекла»эффект, который естественным образом возникает в процессе лазерной резки нулевой ширины. Быстрый нагрев и охлаждение сжимает края, делая его прочнее, чем традиционные стеклянные материалы. Это экономит много ресурсов, делая процесс резки исключительно эффективным. 

Более высокое качество кромки является необходимостью современного производства, поскольку устройства становятся тоньше и меньше по размеру без ущерба для прочности и долговечности продукта. 

2. Высокая скорость резания 

Максимальная возможная скорость резки при лазерной резке нулевой ширины составляет один метр в секунду (3.28 фута в секунду), что феноменально. Это одна из основных ключевых особенностей этой технологии резки.

Однако скорость резания обратно пропорциональна глубине проникновения как мощность лазера является постоянным. Это означает, что для более толстых материалов скорость резки снижается и составляет в среднем около 0.5 м/с, что по-прежнему примечательно.

Технология лазерной резки нулевой ширины лучше всего подходит для толщины 1 мм. толщина материалов, но его можно оптимизировать для резки толщиной всего 0.3 мм. 

3. Никакой постобработки. 

Наконец, наиболее привлекательной особенностью лазерной резки нулевой ширины является отсутствие необходимости в последующей обработке. Традиционно при резке хрупких материалов остаются неровные края, сколы, зацепы и выступы.

Итак, для исправления необходимы такие отделочные процессы, как шлифовка и полировка, чтобы получить гладкие края и восстановить утраченную прочность кромки материала. Однако нет такой необходимости в резке нулевой ширины, как разрез не имеет ширины, а разделение материала очень тонкое.

Кроме того, края закалены за счет естественной термической обработки убивает двух зайцев. 

Предполагается, что лазерная резка нулевой ширины экономит около 70% производственных затрат, огромная экономическая и экологическая выгода для отрасли. 

Плюсы и минусы лазерной резки нулевой ширины

Я уверен, что у вас есть опасения по поводу плюсов и минусов лазерной резки нулевой ширины. Не волнуйся! Давайте займемся ими сейчас.

Плюсы

Лазерная резка нулевой ширины имеет ряд убедительных преимуществ, которые мы описали ниже.

1. Нулевые потери материала 

При резке нулевой ширины потери материала отсутствуют, что делает его очень прибыльный. Поскольку материал остается неповрежденным, на нем не остается пыли и мусора, что делает процесс резки возможным в условиях чистого помещения.

Условия чистого помещения для производства необходимы на большинстве производств электроники и оптики, где малейшие примеси могут негативно повлиять на продукцию.

Таким образом, резка с нулевой шириной устраняет необходимость в отдельном пространстве для резки, создавая поточная линия концепция с несколькими производственными процессами, которые могут выполняться под одной крышей, что делает ее высокоэффективной.  

2. Исключительная резка хрупких материалов.

Лазерная резка нулевой ширины лучше всего подходит для резки хрупкие материалы. Фактически, это единственная в мире техника резки, безразмерная линия резки и почти идеальная эффективность. Он также имеет точность до 10 мкм (0.01 мм).

3. Экономические выгоды 

Значительный бюджет уходит на исправление острых углов, когда дело доходит до традиционной резки, не говоря уже о времени и рабочей силе. При лазерной резке нулевой ширины почти две трети затраты на резку сокращаются. 

4. Увеличение продолжительности жизни

Мы уже знаем, что лазерная резка нулевой ширины увеличивает прочность кромки, но это еще не все. Это также повышает ударную вязкость всего компонента за счет 80%. Повышенная прочность предотвращает повреждения на этапе производства, а также при практическом использовании.

Таким образом, это позволяет обрабатывать более тонкие и легкие материалы без какого-либо риска, что приводит к увеличению срока службы и большей долговечности. 

Минусы 

Лазерная резка нулевой ширины неизбежно имеет некоторые недостатки.

1. Совместимость материалов

Лазерная резка нулевой ширины подходит только для хрупких материалов, делая их неэффективен для большинства металлов и неметаллов. Эта технология наиболее подходит для резки тонких стеклянных панелей, обычно используемых в телефонах, планшетах и ​​компьютерных экранах (FDP). 

2. Контуры и криволинейные линии разреза. 

Лазерная резка нулевой ширины по своей сути является трудной задачей, хотя резки контуры и криволинейные линии. Это связано с тем, что сложно сохранить линейное расположение лазерного источника и охлаждающей жидкости вдоль кривых.

Однако исследователи совершенствуют технологию, калибруя пятно охлаждения так, чтобы оно двигалось по линейной линии относительно лазерного луча, даже на кривых. Со временем мы надеемся на появление лучших и более эффективных решений для резки.

Какие материалы можно разрезать ZWLCT?

Технология лазерной резки нулевой ширины (ZWLCT) в основном работает с хрупкими и неметаллическими материалами, такими как стекло, сапфир, кремний, микрокристаллический кварц и арсенид галлия, обычно используемыми в опто- и микроэлектронных устройствах. Но чаще всего используется натриево-известковое или щелочное стекло, поскольку это наиболее универсальный материал. 

Ниже приведена краткая информация о типах стекла, используемых для лазерной резки нулевой ширины, и их применении. 

Сравнение ZWLCT с традиционными методами резки

Поскольку ZWLCT применим только к хрупким материалам, мы обсудим альтернативы, используемые в настоящее время в промышленности. Сюда входят методы, начиная от современной лазерной резки и заканчивая традиционной механической резкой. 

I. CO2-лазерная резка 

CO2 лазерная резка является наиболее доступным решением для лазерной резки неметаллов и хрупких материалов. материалы. Он работает по простому принципу испарения: горячие лазерные лучи плавят материалы и разрезают их.

Секрет заключается в 10.6 мкм длина волны лазерного луча, которые легко поглощают светоотражающие материалы, такие как стекло. Эта технология лазерной резки лучше, чем ZWLCT, с точки зрения практичности и доступности. 

Наши преимущества

• Высокая точность и аккуратность, подходят для сложных конструкций.
• Быстро и эффективно для производства.
• Легко доступны.

Недостатки бонуса без депозита

• Дорогая техника

II. Резка с контролем разрушения

Это похоже на лазерную резку нулевой ширины, поскольку она бесконтактная. Но вместо быстрого нагрева и охлаждения материал нагревается таким контролируемым образом, что сам по себе создает экстремальные термические напряжения, распространяя трещину в подложке без какого-либо охлаждения. Это гораздо более быстрый процесс. Также называется методом разделения всего тела. 

Наши преимущества

• Высокая точность и аккуратность.
• Быстро и эффективно.

Недостатки бонуса без депозита

• Редкая технология и ограниченная доступность. 
• Низкая совместимость с материалами

III. Алмазное писание

Это простой метод резки, при котором для резки или нанесения надписей на стекле используется инструмент с алмазным наконечником. 

Наши преимущества

• Подходит для сложных дизайнов и небольших объемов работ.
• Хорошо работает со стеклом разной толщины.
• Бюджетный

Недостатки бонуса без депозита

• Медленнее по сравнению с некоторыми другими методами резки.
• Неровные края и потери материала

IV. Резка проволочной пилой 

Резка проволочной пилой предполагает использование проволоки, снабженной абразивными материалами, такими как частицы алмаза, для прорезания материала.

Наши преимущества

• Высокоточная резка толстого стекла.
• Может резать материалы различных типов и толщины.
• Снижает количество отходов за счет тонкой проволоки.
• Создает чистые края

Недостатки бонуса без депозита

• Это может быть не так быстро, как некоторые другие методы резки.
• Комплексная настройка

V. Гидроабразивная резка

Струи воды под высоким давлением, смешанные с абразивным веществом, могут эффективно прорезать стекло. Этот метод подходит для более толстого стекла или материалов, где точность имеет решающее значение.

Наши преимущества

• Универсальный, способный резать различную форму и толщину.
• Создает минимальную или отсутствующую механическую нагрузку на стекло.

Недостатки бонуса без депозита

• Обслуживание оборудования может быть высоким.
• Это не так точно, как лазерная резка сложных конструкций.

Применение лазерной резки нулевой ширины

Лазерная резка нулевой ширины используется во все большем количестве отраслей, и о некоторых из них мы узнали ниже.

1. Плоский дисплей (FPD) 

ZWLC в первую очередь предназначен для резки тонких пластин или панелей дисплеев. В принципе, весь дисплей экраны современных мобильных телефонов, экраны телевизоров и подобных устройств подпадают под эту категорию.

Поскольку они в основном имеют очень небольшую толщину, традиционные методы резки с большой шириной линии реза требуют большого количества сырья. Благодаря этой современной лазерной резке нулевой ширины можно получить более тонкие и плавные разрезы со значительно меньшими затратами. 

2. Микроэлектроника 

Микроэлектроника — это отрасль производства очень маленьких электронных устройств. Обычно примеры включают транзисторы, катушки индуктивности, диоды и конденсаторы.

Такое микрообработка требует предельной точности и деликатности, чтобы избежать повреждений во время производства, что делает ZWLC чрезвычайно мощным режущим инструментом. Для производства микроэлектроники также необходимы чистые помещения, чего легко достичь, поскольку при этом не образуется режущая пыль и примеси. 

3. Оптоэлектроника 

Оптоэлектроника — это новая технология, которая включает в себя светоизлучающие и светоприемные устройства. Наиболее революционными изобретениями в этой области являются волоконно-оптические системы, фотодиоды и солнечные элементы. Высокоэффективная резка ZWLCT до 10 микрон делает его отличным процессом обработки для этой отрасли. 

Как получить лазерную резку нулевой ширины?

Лазерная резка нулевой ширины — относительно новая технология, хотя эта концепция была впервые представлена ​​в 1980-х годах. Как мы обсуждали в предыдущем разделе, он не всегда доступен. В настоящее время продолжаются исследования, направленные на то, чтобы сделать ZWLCT более практичным и экономичным решением в таких странах, как Америка, Россия, Китай и Тайвань. 

В настоящее время американская компания Fonon Corp. является ведущей международный производитель станков лазерной резки нулевой ширины. Аналогичным образом, Foxconn Technology Group в Тайване также имеет патенты на криволинейную лазерную резку нулевой ширины. 

Проблемы и ограничения

Технология лазерной резки нулевой ширины все еще актуальна.я работаю в процессе, и лишь несколько компаний имеют патент на его производство. Это просто означает, что исследования и разработки этих машин все еще продолжаются, и потребуется время, чтобы они стали массовыми. 

Кроме того, термокрекинг под управлением лазера требует лазерного нагрева поверхности с последующим использованием охлаждающего сопла, что нужна высокопроизводительная синхронизация, возможны только продвинутые датчики и системы управления. Это создает трудности при резке сложных конструкций.

Будущее лазерной резки нулевой ширины

По оценкам, индустрия СвДП достигнет примерно $ 218.98 Billion к 2031 году. Это огромный рост по сравнению с 90 миллиардами долларов в 2007 году.

Таким образом, поскольку рынок быстро растет, а спрос на устройства толщиной с бумагу постоянно растет, вполне естественно, что компании-производители стекла во всем мире хотят отойти от традиционных методов резки стекла, которые приводят к потерям материала и ухудшению качества кромок. 

Машины для лазерной разделительной резки (ZWLCT) еще не промышленно развиты, но компании вкладывают доходы в свои исследования и разработки, чтобы найти более эффективные решения для резки. Усиленные кромки реза без сколов, а также нулевые потери материала являются главным преимуществом лазерной резки нулевой ширины. 

Конечно, есть обычные Станки для лазерной резки CO2 и механические режущие машины, но они достигли своего потенциала, и существует потребность в новых и революционных технологиях для удовлетворения производственного спроса. 

Заключение

Технология лазерной резки нулевой ширины все еще находится на стадии разработки, и в Интернете доступна минимальная информация о ней.

Однако мы собрали всю доступную информацию о принципе его работы, преимуществах, ограничениях и о том, где можно приобрести машину ZWLC. Кроме того, вы можете сравнить их с традиционными методами, чтобы убедиться в потенциале этой технологии.

Переосмыслите производство: Baison Laser, ваш партнер в области передовых технологий лазерной резки!

Откройте для себя возможности трансформировать свой бизнес с помощью Байсон – ведущий производитель новейших лазерных станочных систем. Наши передовые лазерные технологии, от резки до маркировки, которым доверяют компании в более чем 100 странах и регионах, превосходят отраслевые стандарты. 

Повысьте уровень своего производства с помощью наших профессионально разработанных Решения для обработки волоконным и CO2-лазером. Получите конкурентное преимущество с Бесплатная оценка приложения и всеобъемлющий Обучение клиентов. 

Инвестируйте в Бэйсон сегодня и оптимизируйте свои производственные возможности прямо сейчас!