Скло, як важливий промисловий матеріал, використовується в багатьох галузях національної економіки, таких як побутова техніка, сантехніка, оздоблення, електроніка, ремесла, оптика, будівництво, автомобілебудування, фотоелектрична промисловість тощо. Це всього лише кілька мікрометрів малих оптичних фільтрів, плоских дисплеїв ноутбуків і великих скляних панелей, що використовуються у великих галузях виробництва, таких як автомобільна, фотоелектрична та будівельна промисловість.
Скло, як типово крихкий матеріал, представляє значні труднощі при обробці. Традиційно скло ріжеться за допомогою твердосплавних або алмазних інструментів, а процес різання ділиться на два етапи. Спочатку алмазним наконечником або твердосплавним шліфувальним кругом створюється тріщина на поверхні скла; після цього скло розколюють механічними засобами по лінії тріщини.
Скрайбування та вирізання цим методом має ряд недоліків; видалення матеріалу призводить до утворення сколів, осколків і мікротріщин, які погіршують міцність обрізаних країв, що вимагає додаткового процесу очищення. Глибокі тріщини в процесі зазвичай не перпендикулярні до поверхні скла, оскільки лінії розділення, створені механічними силами, як правило, не перпендикулярні, і втрата текучості через застосування механічних сил до тонкого скла також є негативним фактором.
Ці недоліки можна усунути, використовуючи скло без напруги та подальшу оптимізацію процесу розколювання. Однак все ще неможливо повністю уникнути систематичного протиріччя між вертикальними лініями різання та запобіганням сколів/тріщин на краях. Розвиток лазерної технології пропонує вирішення цих проблем якості.
На відміну від звичайних механічних ріжучих інструментів, енергія лазерного променя розрізає скло безконтактним способом. Енергія нагріває певну частину заготовки до заданої температури. Цей швидкий процес нагрівання негайно супроводжується швидким охолодженням, яке створює вертикально орієнтовану смугу напруги всередині скла, що призводить до тріщини в цьому напрямку без відколів або тріщин. Оскільки тріщина спричинена лише нагріванням, а не механічними причинами, сколів чи мікротріщин не з’являється.
Краї, вирізані лазером, є міцнішими, ніж звичайні методи надрізання та розколювання, тому потреба в фінішній обробці зменшується або взагалі зникає. Крім того, можна повністю уникнути появи битого скла.
У разі лазерного різання на поверхні скла наносяться надрізи за рахунок нагрівання та подальшого охолодження лазерного променя приблизно на 10 мм, після чого скло можна розділити в напрямку надрізу. Оскільки лазерна технологія не утворює жодних осколків скла, звичайні задирки та низька міцність обрізаних країв уникають, а подальші процеси полірування та шліфування більше не потрібні. Більше того, скло, оброблене цим способом, у три рази міцніше, ніж скло, розколоте звичайними методами. Для скла товщиною до 20 мм можна вирізати весь шматок лише за один крок. Розколювання та подальше полірування, шліфування та полоскання більше не потрібні. Міцність обрізаних країв можна виміряти за допомогою стандартизованого чотириточкового випробування на вигин згідно DIN-EN 843-1. Шматок скла фіксується на двох роликах, а на верхній поверхні скла використовуються два додаткових ролика для створення необхідної сили вигину, під дією якої скло може розколотися на дві частини. Випробування повторювали приблизно 100 разів для отримання відповідних і надійних статистичних значень для можливості розщеплення.
У більшості випадків лазерне різання є вибором для процесів різання скла у великих обсягах. Перевагами є висока швидкість і точність, а також проста параметризація. Але там, де необхідно нарізати багато різних ліній і достатньо часу на обробку, монолітне різання є більш привабливим способом завдяки сухому охолодженню та відсутності додаткових етапів різання. В обох випадках виходить високоякісна кромка. Видно, що лазерне різання скла ідеально підходить для економії часу і водночас для підвищення якості обробки.
Перенесення нової та перевіреної технології на потужну виробничу лінію для високотехнологічної продукції – завдання не з легких. З точки зору замовника, перед впровадженням технологія повинна бути автоматизованим, надійним рішенням, яке не тільки перевірено, але й вважається економічним. На практиці застосування інноваційних технологій є ефективним лише у двох ситуаціях: для запуску нового продукту потрібні нові засоби виробництва для реалізації інноваційних властивостей або для зниження витрат виробництва за рахунок зменшення кількості етапів обробки, або існуюче виробництво стикається з економічними труднощами. тиск, який потрібно пом'якшити шляхом значного вдосконалення методів виробництва.
У індустрії плоских дисплеїв знадобилося п’ять років, щоб технологія лазерного різання знайшла своє місце на виробничій лінії, за умови, що вона пройшла тисячі годин перевірки застосування на багатьох технологічних лініях. Зараз його часто розглядають для виробництва нових продуктів, де існує ризик розбиття скла, або в електронній промисловості для виробництва комунікаційних мобільних продуктів, що містять скло, або інших продуктів, де є крихкі частини, що містять тонке скло, наприклад датчики , сенсорні панелі або скляні корпуси.
Обробка часто виконується в умовах без пилу, як у біохімічній промисловості, оскільки вони дуже чутливі до частинок, що утворюються під час звичайних етапів різання або шліфування. Наприклад, матеріали підкладки, покриті кодами ДНК (біохімічні штрих-коди), або матеріали, нарізані лазером на листи, використовуються для тестування продукції. Для технології лазерного різання найбільш перспективними галузями застосування на даний момент є промисловість побутової техніки, сантехніки, сонячна промисловість і автомобільна промисловість.
Подібно до того, як лазерна технологія протягом багатьох років розвивалася в металообробній промисловості, технологія лазерного різання для обробки скла продовжуватиме розвиватися; технологія буде використовуватися в широкому діапазоні застосувань для різних продуктів, замінюючи традиційні засоби.
Будучи інноваційною технологією, лазерне різання буде використовуватися в майбутньому в багатьох скляних галузях, таких як побутова техніка, сантехніка, декорування, електроніка, ремесла, оптика, будівництво, автомобільна промисловість, фотоелектрична та багато інших. Окрім лазерного різання скла, існує багато інших технологій лазерної обробки скла, які вже просуваються та застосовуються, наприклад свердління та зняття фаски, а також видалення покриття.
