Conhecimento essencial da tecnologia de corte a laser de vidro

O vidro é um material industrial crítico que encontra aplicações em vários setores da economia nacional, incluindo indústrias automotiva, de construção, de saúde, de exibição e de eletrônicos. Seus usos variam de minúsculos filtros ópticos de apenas alguns mícrons e substratos de vidro para telas de laptops e tablets até painéis de vidro de grande{1}}escala usados ​​em áreas de fabricação em massa, como automotiva e construção.

Uma característica proeminente do vidro é a sua dureza e fragilidade, que representam desafios significativos ao processamento. Os métodos tradicionais de corte de vidro dependem de ferramentas de metal duro ou diamante, que são amplamente utilizadas em muitas aplicações e consistem em duas etapas principais. Primeiro, uma rachadura é criada na superfície do vidro usando uma ponta de diamante ou um rebolo de metal duro. Em segundo lugar, a força mecânica é aplicada para dividir o vidro ao longo da linha de fissura.

Contudo, este método de riscar e cortar tem vários inconvenientes. A remoção do material leva à geração de detritos, fragmentos e microfissuras, que reduzem a resistência da aresta de corte e requerem um processo de limpeza adicional. As fissuras profundas causadas por este processo geralmente não são perpendiculares à superfície do vidro, pois as linhas de separação criadas pela força mecânica geralmente não são-verticais. Além disso, as perdas de produção resultantes da força mecânica aplicada ao vidro fino são outro factor negativo.

Esses defeitos podem ser mitigados usando vidro-sem estresse e otimizando ainda mais os acessórios usados ​​para separação. No entanto, é impossível evitar completamente a contradição sistemática entre conseguir linhas de corte verticais e evitar detritos ou fissuras nas bordas. O desenvolvimento da tecnologia laser forneceu uma solução para esses problemas de qualidade.

Gravação e separação a laser

Ao contrário das ferramentas de corte mecânico tradicionais, a energia do feixe de laser corta o vidro sem{0}}contato. Esta energia aquece áreas específicas da peça a uma temperatura predefinida. O processo de aquecimento rápido é imediatamente seguido por um resfriamento rápido, criando zonas de tensão verticais dentro do vidro e formando uma fratura-livre de detritos e rachaduras-ao longo dessa direção. Como a fratura é causada por calor e não por forças mecânicas, nenhum resíduo ou microfissura é gerado. Como resultado, a resistência das bordas-cortadas a laser é maior do que a das bordas produzidas pelos métodos tradicionais de marcação e separação. A necessidade de acabamento é reduzida ou até mesmo eliminada por completo. Além disso, a ocorrência de fragmentos de vidro pode ser completamente evitada.

Para gravação a laser, sob a ação do aquecimento do feixe de laser e posterior resfriamento, uma linha de aproximadamente 10 mm de profundidade (cerca de 10% da espessura do vidro) é traçada na superfície do vidro. O vidro pode então ser dividido ao longo da direção marcada. Como esta tecnologia não produz fragmentos de vidro, evitam-se rebarbas comuns e baixa resistência nas bordas cortadas, e os processos subsequentes de polimento e retificação não são mais necessários. Mais importante ainda, o vidro processado usando esse método é até três vezes mais resistente a estilhaços-do que o vidro separado por métodos tradicionais. Para vidros com espessura entre 1mm e 5mm, é ainda possível completar todo o processo de corte em uma única etapa, eliminando a necessidade de separação e posteriores etapas de polimento, lixamento e enxágue. A resistência da borda cortada pode ser medida usando o teste de flexão padronizado de quatro-pontos da DIN-EN 843-1. Um pedaço de vidro é fixado em dois rolos, e dois outros rolos são usados ​​na superfície superior do vidro para gerar a força de flexão necessária, sob a qual o vidro se divide em duas partes. Este teste é repetido aproximadamente 100 vezes para obter dados estatísticos confiáveis ​​sobre a viabilidade da separação.

Na maioria dos casos, a marcação e o corte a laser são as escolhas preferidas para processamento em massa. Suas vantagens incluem alta velocidade de processamento, alta precisão e configurações simples de parâmetros. No entanto, quando o corte de muitas linhas diferentes e o tempo de processamento for suficiente, o-corte completo é um método mais atraente devido ao seu método de resfriamento a seco e sem etapas de corte adicionais. Arestas de corte de{4}}alta qualidade são obtidas em ambos os casos. É evidente que o uso do corte a laser para vidro pode economizar tempo significativamente e, ao mesmo tempo, melhorar a qualidade do processamento.

Aplicações da tecnologia de corte a laser de vidro

Transplantar uma tecnologia nova e madura em linhas de produção em massa para processar produtos de alta-tecnologia não é tarefa fácil. Do ponto de vista do cliente, antes da implementação, a tecnologia deve ser uma solução automatizada e confiável que não seja apenas totalmente comprovada, mas também economicamente viável. Na prática, a aplicação de tecnologia inovadora só é eficaz em dois cenários: quando o lançamento de novos produtos exige novos métodos de produção para alcançar características inovadoras ou reduzir os custos de produção através da redução das etapas de processamento, ou quando a produção existente enfrenta pressão económica e requer melhorias significativas nos métodos de produção para aliviá-la.

Na indústria de telas planas, foram necessários cinco anos para que a tecnologia de corte a laser estabelecesse sua posição nas linhas de produção, após milhares de horas de verificação de aplicações em muitas linhas de processamento. Hoje, ela é comumente considerada para a produção de novos produtos com risco de quebra de vidro, como vidro-contendo produtos móveis e de comunicação na indústria eletrônica, ou outros produtos com componentes de vidro finos e frágeis, como sensores, touchpads ou caixas de vidro.

O processamento geralmente é realizado em salas limpas, assim como na indústria bioquímica, pois esses campos são altamente sensíveis às partículas geradas pelas etapas tradicionais de corte ou moagem. Por exemplo, materiais de substrato cobertos com códigos de DNA (códigos de barras bioquímicos) ou materiais cortados em pedaços por lasers são usados ​​para testes de produtos. As próximas indústrias de aplicação mais promissoras para a tecnologia de corte a laser serão as indústrias de energia solar e automotiva.

Assim como a tecnologia laser se desenvolveu na indústria de processamento de metal ao longo dos anos, a tecnologia de corte a laser para processamento de vidro continuará a evoluir; será amplamente utilizado no processamento de diversos produtos, substituindo os métodos tradicionais. No entanto, os métodos tradicionais de processamento de vidro ainda manterão a sua posição importante no processamento da maioria dos produtos de vidro, geralmente em aplicações onde os requisitos de qualidade para bordas cortadas não são muito elevados.

O corte a laser é uma tecnologia inovadora que encontrará seu lugar nas indústrias eletrônica, automotiva ou de construção. Além do corte de vidro a laser, muitos outros métodos-de processamento de vidro baseados em laser estão em fase de desenvolvimento e testes, como perfuração, chanframento e remoção de revestimento. Esses processos requerem diferentes tipos de lasers, como os lasers verdes.