Řezání skla laserem: Coherent SmartCleave - jasný vítěz pro přesnou výrobu skla

Vysoce přesná a moderní moderní technika řezání skla založená na ultrakrátkých pulzních laserech Coherent SmartCleave přináší výsledky potřebné pro nejnáročnější aplikace. 

Sklo je doslova všude kolem nás, lidstvo ho zná a používá již více než 5000 let. Je tedy snadné přehlédnout, že se jedná o jedinečný materiál s velmi užitečnou kombinací fyzikálních vlastností. Nejzřetelnější z nich a jedna z nejcennějších je, že je průhledné. Sklo je také mechanicky pevné a relativně odolné proti poškrábání. Navíc nereaguje s většinou chemikálií - dokonce ani s mnoha silnými kyselinami. A neprocházejí jím kapaliny, ani plyny. Sklo je biokompatibilní, což znamená, že sterilizované sklo lze bezpečně implantovat do lidského těla. Z těchto a dalších důvodů se použití skla rozšířilo daleko za hranice architektonických a automobilových oken, která všichni známe, do stále sofistikovanějších výrobků. Již nyní se hojně používá v lékařských přístrojích, přístrojích pro vědy o živé přírodě, polovodičových nástrojích a spotřební elektronice. V posledně jmenované oblasti se používá pro zobrazovací obrazovky v telefonech, noteboocích, tabletech a televizorech.

Staré metody řezání skla to nezvládnou

V mnoha z těchto moderních technologických aplikací existuje neustálý tlak na to, aby výrobky byly stále sofistikovanější, ale také fyzicky menší a lehčí. Pokud jde o použití skla, obvykle to znamená potřebu tenčích kusů, často se zakřivenými hranami nebo výřezy. Příkladem, který všichni znají, mohou být se svými výřezy displeje mobilních telefonů a nositelné elektroniky.

Tento požadavek však představuje výzvu. Je to proto, že tradiční metody řezání skla - jako je staré dobré mechanické řezání karbidovým nástrojem nebo řezání vodním paprskem - nemohou snadno pracovat s opravdu tenkými skly nebo vytvářet různé druhy prvků - zejména tenké křivky. Přinejmenším ne v rámci požadovaných nákladů a výrobních časových omezení. Dokonce ani obvyklé metody laserového řezání skla to nemohou některé tvary řezat tak, aby byl celý výrobní proces nákladově smysluplný.

Starší metody řezání skla vytvářejí ve skle velmi malé trhliny a zbytkové napětí. Tím se sklo stává mnohem náchylnějším k rozbití při následné manipulaci a používání. Ukazuje se totiž, že když se sklo rozbije, prasklina téměř vždy začíná na vnějším okraji, i když na něj síla působí uprostřed. Při většině procesů řezání skla také obvykle vznikají drobné třísky a úlomky a řezná hrana není nutně dokonale kolmá k povrchu skla. Kvůli tomu všemu mohou být nutné různé další kroky, jako je broušení nebo leštění řezaného povrchu. Pro výrobce představují všechny další kroky zpracování nutné po řezání prodloužení výrobního času a nákladů. Navíc mohou mít negativní dopad na životní prostředí, pokud při nich vznikají nečistoty, které se obtížně likvidují, nebo vyžadují velké množství vody na čištění.

SmartCleave urychluje přesné laserové řezání skla

Nová metoda přesného řezání nazvaná "filamentace" byla vyvinuta speciálně s cílem uspokojit rostoucí potřebu přesného řezání tenkého skla bez vzniku pnutí a bez úlomků. Filamentace vyžaduje laser s ultrakrátkými pulzy (Ultra Short Pulse Laser, dále jen USP), protože pouze ten dokáže generovat velmi vysoký špičkový výkon, na kterém je tato technika založena. Při filamentaci se USP laser zaostřuje do vnitřku skla a vytváří řadu mikroskopických dutin (neboli vláken), které mohou být hluboké až několik milimetrů. Pro vytvoření souvislého řezu se laserový paprsek pohybuje vůči sklu v požadovaném tvaru a vytváří v něm řadu velmi blízko sebe umístěných dutin. V závislosti na tloušťce a typu skla se hotový díl následně buď mechanicky přímo oddělí podél řezu, nebo jej lze oddělit zahřátím. Filamentace umožňuje vysokorychlostní řezání křivek a vložek (bez zúžení) do skla o tloušťce od 0,05 mm do 10 mm. Filamentace skla funguje i na chemicky zpevněné sklo, které se hojně používá v dotykových displejích.

Společnost Coherent vyvinula vlastní formu filamentačního řezání nazvanou SmartCleave. Tato metoda specificky využívá jedinečné vlastnosti našich laserů USP řady HyperRapid. Jednou z nich je takzvaný "burst mode", kdy laser vydává rychlou sérii pulzů. Tím se dosáhne jemnějšího profilu ohřevu než při řetězci pulzů se stejnou celkovou energií, ale dodávaných po delší dobu. Výhodou technologie SmartCleave je až dvojnásobné zvýšení rychlosti řezání. Vytváří také hladší a rovnější otvory než jiné filamentační metody řezání. Kromě toho technologie SmartCleave zanechává řeznou hranu bez mikrotrhlin, třísek a úlomků. To vše zlepšuje průchodnost výroby a snižuje náklady díky eliminaci kroků následného zpracování. Navíc je výsledkem mechanicky pevnější hotový skleněný díl.

Používání skla ve špičkových technologických výrobcích bude zjevně pokračovat, protože nic jiného se mu nevyrovná. A řezání SmartCleave umožňuje vyrábět skleněné součásti s takovou přesností, jakou tato nová náročná použití vyžadují. Přečtěte si více o systému SmartCleave pro řezání skla, safíru, keramiky a kompozitních materiálů.

Zdroj: Coherent.com