Glas, som ett viktigt industriellt material, används i många industrier i den nationella ekonomin, såsom hushållsapparater, sanitetsartiklar, dekoration, elektronik, hantverk, optik, konstruktion, bilindustri, solcellsindustri, etc. Det är så litet som ett fåtal mikrometer av små optiska filter, platta skärmar för bärbara datorer och så stora som stora glaspaneler som används i storskaliga tillverkningsområden som bil-, solcells- och byggindustrin.
Glas, som ett typiskt sprött material, uppvisar betydande svårigheter under bearbetningen. Traditionellt skärs glas med hjälp av hårdmetall- eller diamantverktyg, och skärprocessen är uppdelad i två steg. Först används en diamantspets eller hårdmetallslipskiva för att skapa en spricka i glasytan; efteråt används mekaniska medel för att dela glaset längs spricklinjen.
Ritsning och skärning med denna metod har ett antal nackdelar; avlägsnandet av material resulterar i skapandet av spån, fragment och mikrosprickor som försämrar styrkan hos de skurna kanterna, vilket kräver en ytterligare rengöringsprocess. Djupa sprickor från processen är vanligtvis inte vinkelräta mot glasytan eftersom de skiljelinjer som skapas av mekaniska krafter i allmänhet inte är vinkelräta, och förlusten av utbyte på grund av appliceringen av mekaniska krafter på tunt glas är också en negativ faktor.
Dessa brister kan förbättras genom att använda stressfritt glas och ytterligare optimera processen som används för klyvning. Det är dock fortfarande inte möjligt att helt undvika den systematiska motsättningen mellan vertikala skärlinjer och förhindrande av kantspån/sprickor. Utvecklingen av laserteknik erbjuder en lösning på dessa kvalitetsproblem.
Till skillnad från konventionella mekaniska skärverktyg skär energin från en laserstråle glas på ett beröringsfritt sätt. Energin värmer upp en specificerad del av arbetsstycket till en fördefinierad temperatur. Denna snabba uppvärmningsprocess följs omedelbart av snabb kylning, vilket skapar ett vertikalt orienterat spänningsband inuti glaset, vilket resulterar i en spricka i den riktningen utan spån eller sprickor. Eftersom sprickan endast orsakas av värme och inte av mekaniska orsaker uppstår inga spån eller mikrosprickor.
Laserskurna kanter är starkare än konventionella rivnings- och klyvningsmetoder, och behovet av efterbehandling minskar eller elimineras. Dessutom kan förekomsten av krossat glas undvikas helt.
Vid laserskärning skåras glasets yta genom uppvärmning och efterföljande kylning av laserstrålen med cirka 10 mm och glaset kan sedan delas i skårans riktning. Eftersom lasertekniken inte producerar några glassplitter undviks de vanliga graderna och de skurna kanternas låga styrka, och efterföljande polerings- och slipprocesser är inte längre nödvändiga. Dessutom är glaset som bearbetas på detta sätt upp till tre gånger mer splittringsbeständigt än glas som delas med konventionella metoder. För glastjocklekar på upp till 20 mm är det möjligt att skära hela biten i bara ett steg. Klyvning och efterföljande polering, slipning och sköljning är inte längre nödvändiga. Styrkan på skärkanterna kan mätas med hjälp av det standardiserade fyrpunktsböjtestet från DIN-EN 843-1. En glasbit är fixerad på två rullar, och på den övre ytan av glaset används ytterligare två rullar för att generera den erforderliga böjkraften, under vilken glaset kan delas i två delar. Testet upprepades cirka 100 gånger för att erhålla lämpliga och tillförlitliga statistiska värden för möjligheten till splittring.
I de flesta fall är laserskärning valet för skärningsprocesser med stora volymer. Fördelarna är hög hastighet och precision, samt enkel parametrering. Men där många olika linjer ska skäras och bearbetningstiden är tillräcklig är monolitisk skärning en mer attraktiv metod på grund av dess torrkylning och frånvaron av ytterligare skärsteg. I båda fallen produceras en skärkant av hög kvalitet. Det kan ses att laserskärning av glas är perfekt lämpad för att spara tid och samtidigt åstadkomma en höjning av bearbetningskvaliteten.
Att överföra en ny och beprövad teknik till en produktionslinje med hög volym för högteknologiska produkter är ingen lätt uppgift. Ur kundens synvinkel måste tekniken före implementeringen vara en automatiserad, pålitlig lösning som inte bara är väl beprövad utan också anses vara ekonomisk. I praktiken är tillämpningen av innovativ teknik endast effektiv i två situationer: lanseringen av en ny produkt kräver nya produktionsmedel för att förverkliga de innovativa egenskaperna eller för att minska produktionskostnaderna genom att minska antalet bearbetningssteg, eller så möter den befintliga produktionen ekonomiska tryck som måste mildras genom en enorm förbättring av produktionsmetoderna.
Inom plattskärmsindustrin tog det fem år för lanseringen av laserskärningstekniken att hitta sin plats i produktionslinjen, förutsatt att den hade genomgått tusentals timmars applikationsverifiering på många bearbetningslinjer. Det övervägs nu ofta för tillverkning av nya produkter där det finns risk för glasbrott, eller inom elektronikindustrin för tillverkning av kommunikationsmobila produkter som innehåller glas, eller andra produkter där det finns ömtåliga delar som innehåller tunt glas, såsom sensorer , pekpaneler eller glashöljen.
Bearbetning sker ofta i dammfria miljöer, som i den biokemiska industrin, eftersom dessa är mycket känsliga för partiklar som genereras av konventionella skär- eller malningssteg. Till exempel används substratmaterial täckta med DNA-koder (biokemiska streckkoder) eller material som har laserskurits till ark för produkttestning. För laserskärningsteknik är de mest lovande applikationssektorerna för närvarande hushållsapparatindustrin, sanitetsindustrin, solenergiindustrin och bilindustrin.
Precis som lasertekniken har utvecklats under åren inom metallbearbetningsindustrin, kommer laserskärningstekniken för glasbearbetning att fortsätta att utvecklas; Tekniken kommer att användas i ett brett spektrum av tillämpningar för olika produkter och ersätter traditionella metoder.
Som en innovativ teknik kommer laserskärning att användas mer i framtiden inom många glasindustrier som hushållsapparater, sanitetsgods, dekoration, elektronik, hantverk, optik, konstruktion, bilindustri, solceller och många andra. Förutom laserskärande glas finns det många andra tekniker för laserbearbetning av glas som redan marknadsförs och appliceras, såsom borrning och fasning, samt borttagning av beläggning.
