Conocimiento esencial de la tecnología de corte por láser de vidrio

El vidrio es un material industrial fundamental que encuentra aplicaciones en numerosos sectores de la economía nacional, incluidas las industrias de automoción, construcción, atención sanitaria, visualización y electrónica. Sus usos van desde pequeños filtros ópticos de tan solo unas pocas micras y sustratos de vidrio para pantallas de portátiles y tabletas hasta paneles de vidrio-a gran escala utilizados en campos de fabricación en masa como la automoción y la construcción.

Una característica destacada del vidrio es su dureza y fragilidad, que plantean importantes desafíos para el procesamiento. Los métodos tradicionales de corte de vidrio se basan en herramientas de carburo cementado o de diamante, que se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones y constan de dos pasos principales. Primero, se crea una grieta en la superficie del vidrio usando una punta de diamante o una muela abrasiva de carburo cementado. En segundo lugar, se aplica fuerza mecánica para dividir el vidrio a lo largo de la línea de grieta.

Sin embargo, este método de trazado y corte tiene varios inconvenientes. La eliminación del material genera residuos, fragmentos y microfisuras, que reducen la resistencia del borde cortado y requieren un proceso de limpieza adicional. Las grietas profundas causadas por este proceso generalmente no son perpendiculares a la superficie del vidrio, ya que las líneas de separación creadas por la fuerza mecánica generalmente no son-verticales. Además, las pérdidas de producción resultantes de la fuerza mecánica aplicada al vidrio fino son otro factor negativo.

Estos defectos se pueden mitigar utilizando vidrio-libre de tensiones y optimizando aún más los accesorios utilizados para la separación. Sin embargo, es imposible evitar por completo la contradicción sistemática entre lograr líneas de corte verticales y evitar residuos o grietas en los bordes. El desarrollo de la tecnología láser ha proporcionado una solución a estos problemas de calidad.

Trazado y separación por láser

A diferencia de las herramientas de corte mecánicas tradicionales, la energía del rayo láser corta el vidrio sin-contacto. Esta energía calienta áreas específicas de la pieza de trabajo a una temperatura predefinida. El rápido proceso de calentamiento es seguido inmediatamente por un rápido enfriamiento, lo que crea zonas de tensión verticales dentro del vidrio y forma una fractura libre de residuos-y grietas-a lo largo de esta dirección. Dado que la fractura es causada por calor y no por fuerzas mecánicas, no se generan residuos ni microfisuras. Como resultado, la resistencia de los bordes cortados con láser-es mayor que la de los bordes producidos mediante métodos tradicionales de trazado y separación. La necesidad de acabado se reduce o incluso se elimina por completo. Además, se puede evitar por completo la aparición de fragmentos de vidrio.

Para el trazado con láser, bajo la acción del calentamiento del rayo láser y el posterior enfriamiento, se traza una línea de aproximadamente 10 mm de profundidad (aproximadamente el 10% del espesor del vidrio) en la superficie del vidrio. Luego, el vidrio se puede dividir siguiendo la dirección marcada. Debido a que esta tecnología no produce fragmentos de vidrio, se evitan las rebabas comunes y la baja resistencia en los bordes cortados, y ya no son necesarios procesos posteriores de pulido y esmerilado. Más importante aún, el vidrio procesado con este método es hasta tres veces más resistente-que el vidrio separado con métodos tradicionales. Para vidrios con un espesor entre 1 mm y 5 mm, es incluso posible completar todo el proceso de corte en un solo paso, eliminando la necesidad de separación y posteriores pasos de pulido, esmerilado y enjuague. La resistencia del borde cortado se puede medir mediante la prueba de flexión estandarizada en cuatro-puntos de DIN-EN 843-1. Una pieza de vidrio se fija sobre dos rodillos y se utilizan otros dos rodillos en la superficie superior del vidrio para generar la fuerza de flexión requerida, bajo la cual el vidrio se divide en dos partes. Esta prueba se repite aproximadamente 100 veces para obtener datos estadísticos confiables sobre la viabilidad de la separación.

En la mayoría de los casos, el trazado y corte por láser son las opciones preferidas para el procesamiento en masa. Sus ventajas incluyen alta velocidad de procesamiento, alta precisión y configuración de parámetros simple. Sin embargo, cuando se cortan muchas líneas diferentes y el tiempo de procesamiento es suficiente, el corte-completo es un método más atractivo debido a su método de enfriamiento en seco y sin pasos de corte adicionales. En ambos casos se consiguen bordes de corte de alta-calidad. Es evidente que el uso del corte por láser para vidrio puede ahorrar mucho tiempo y mejorar la calidad del procesamiento.

Aplicaciones de la tecnología de corte por láser de vidrio

Trasplantar una tecnología nueva y madura a líneas de producción en masa para procesar productos de alta tecnología-no es una tarea fácil. Desde la perspectiva del cliente, antes de la implementación, la tecnología debe ser una solución automatizada y confiable que no sólo esté completamente probada sino también económicamente viable. En la práctica, la aplicación de tecnología innovadora sólo es efectiva en dos escenarios: cuando el lanzamiento de nuevos productos requiere nuevos métodos de producción para lograr características innovadoras o reducir los costos de producción mediante la reducción de los pasos de procesamiento, o cuando la producción existente enfrenta presión económica y requiere mejoras significativas en los métodos de producción para aliviarla.

En la industria de las pantallas planas, la tecnología de corte por láser tardó cinco años en establecer su posición en las líneas de producción, luego de miles de horas de verificación de aplicaciones en muchas líneas de procesamiento. Hoy en día, se considera comúnmente para la producción de nuevos productos con riesgo de rotura de vidrio, como productos móviles y de comunicaciones que contienen vidrio-en la industria electrónica, u otros productos con componentes de vidrio delgados y frágiles, como sensores, paneles táctiles o carcasas de vidrio.

El procesamiento suele realizarse en salas blancas, al igual que en la industria bioquímica, ya que estos campos son muy sensibles a las partículas generadas durante los pasos tradicionales de corte o trituración. Para las pruebas de productos se utilizan, por ejemplo, materiales de sustrato cubiertos con códigos de ADN (códigos de barras bioquímicos) o materiales cortados en pedazos con láser. Las siguientes industrias de aplicaciones más prometedoras para la tecnología de corte por láser serán la energía solar y la industria automotriz.

Así como la tecnología láser se ha desarrollado en la industria de procesamiento de metales a lo largo de los años, la tecnología de corte por láser para el procesamiento de vidrio seguirá evolucionando; será ampliamente utilizado en el procesamiento de diversos productos, reemplazando los métodos tradicionales. Sin embargo, los métodos tradicionales de procesamiento de vidrio seguirán manteniendo su importante posición en el procesamiento de la mayoría de los productos de vidrio, generalmente en aplicaciones donde los requisitos de calidad para los bordes cortados no son muy altos.

El corte de formas por láser es una tecnología innovadora que encontrará su lugar en las industrias electrónica, automotriz o de la construcción. Además del corte de vidrio con láser, muchos otros métodos de procesamiento de vidrio basados ​​en -láser se encuentran en etapa de desarrollo y prueba, como la perforación, el biselado y la eliminación de recubrimientos. Estos procesos requieren diferentes tipos de láseres, como los láseres verdes.