Connaissance essentielle de la technologie de découpe laser du verre

Le verre est un matériau industriel essentiel qui trouve des applications dans de nombreux secteurs de l’économie nationale, notamment les secteurs de l’automobile, de la construction, de la santé, de l’affichage et de l’électronique. Ses utilisations vont des minuscules filtres optiques aussi petits que quelques microns et des substrats en verre pour les écrans d'ordinateurs portables et de tablettes aux panneaux de verre à grande échelle-utilisés dans des domaines de fabrication de masse comme l'automobile et la construction.

Une caractéristique importante du verre est sa dureté et sa fragilité, qui posent des défis importants lors de sa transformation. Les méthodes traditionnelles de découpe du verre reposent sur des outils en carbure cémenté ou diamantés, largement utilisés dans de nombreuses applications et comprenant deux étapes principales. Tout d’abord, une fissure est créée sur la surface du verre à l’aide d’une pointe diamantée ou d’une meule en carbure cémenté. Deuxièmement, une force mécanique est appliquée pour fendre le verre le long de la ligne de fissure.

Cependant, cette méthode de traçage et de découpe présente plusieurs inconvénients. L'enlèvement de matière entraîne la génération de débris, de fragments et de microfissures, qui réduisent la résistance du bord coupé et nécessitent un processus de nettoyage supplémentaire. Les fissures profondes provoquées par ce processus ne sont généralement pas perpendiculaires à la surface du verre, car les lignes de séparation créées par la force mécanique ne sont généralement pas-verticales. De plus, les pertes de production résultant de la force mécanique appliquée au verre mince constituent un autre facteur négatif.

Ces défauts peuvent être atténués en utilisant du verre-sans contrainte et en optimisant davantage les luminaires utilisés pour la séparation. Néanmoins, il est impossible d'éviter complètement la contradiction systématique entre la réalisation de lignes de coupe verticales et la prévention des débris de bords ou des fissures. Le développement de la technologie laser a apporté une solution à ces problèmes de qualité.

Traçage et séparation laser

Contrairement aux outils de coupe mécaniques traditionnels, l'énergie du faisceau laser coupe le verre sans-contact. Cette énergie chauffe des zones spécifiques de la pièce à une température prédéfinie. Le processus de chauffage rapide est immédiatement suivi d'un refroidissement rapide, créant des zones de contrainte verticales à l'intérieur du verre et formant une fracture sans débris-sans fissures-dans cette direction. Puisque la fracture est causée par la chaleur plutôt que par des forces mécaniques, aucun débris ni microfissure n’est généré. En conséquence, la résistance des bords découpés au laser-est supérieure à celle des bords produits par les méthodes traditionnelles de traçage et de séparation. Le besoin de finition est réduit, voire totalement éliminé. De plus, l’apparition de fragments de verre peut être complètement évitée.

Pour le traçage laser, sous l'action du chauffage du faisceau laser et du refroidissement ultérieur, une ligne d'environ 10 mm de profondeur (environ 10 % de l'épaisseur du verre) est tracée sur la surface du verre. Le verre peut ensuite être fendu dans la direction tracée. Étant donné que cette technologie ne produit aucun fragment de verre, les bavures courantes et la faible résistance des bords coupés sont évitées et les processus de polissage et de meulage ultérieurs ne sont plus nécessaires. Plus important encore, le verre traité à l'aide de cette méthode est jusqu'à trois fois plus résistant aux bris- que le verre séparé par les méthodes traditionnelles. Pour le verre d'une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm, il est même possible de réaliser l'ensemble du processus de découpe en une seule étape, éliminant ainsi le besoin de séparation et d'étapes ultérieures de polissage, de meulage et de rinçage. La résistance du bord coupé peut être mesurée à l'aide de l'essai de flexion normalisé en quatre -points de la norme DIN-EN 843-1. Un morceau de verre est fixé sur deux rouleaux, et deux autres rouleaux sont utilisés sur la surface supérieure du verre pour générer la force de flexion requise, sous laquelle le verre se divise en deux parties. Ce test est répété environ 100 fois pour obtenir des données statistiques fiables sur la faisabilité de la séparation.

Dans la plupart des cas, le traçage et la découpe au laser sont les choix privilégiés pour le traitement de masse. Leurs avantages incluent une vitesse de traitement élevée, une haute précision et des paramètres simples. Cependant, lorsque la découpe de nombreuses lignes différentes et le temps de traitement sont suffisants, la découpe complète-est une méthode plus attrayante en raison de sa méthode de refroidissement à sec et de l'absence d'étapes de découpe supplémentaires. Des bords coupés de haute-qualité sont obtenus dans les deux cas. Il est évident que l’utilisation de la découpe laser du verre peut permettre de gagner beaucoup de temps tout en améliorant la qualité du traitement.

Applications de la technologie de découpe laser du verre

Transplanter une technologie nouvelle et mature dans des lignes de production de masse pour traiter des produits de haute technologie-n'est pas une tâche facile. Du point de vue du client, avant sa mise en œuvre, la technologie doit être une solution automatisée et fiable qui soit non seulement entièrement éprouvée, mais également économiquement viable. En pratique, l'application d'une technologie innovante n'est efficace que dans deux scénarios : lorsque le lancement de nouveaux produits nécessite de nouvelles méthodes de production pour obtenir des caractéristiques innovantes ou réduire les coûts de production en réduisant les étapes de transformation, ou lorsque la production existante est confrontée à une pression économique et nécessite des améliorations significatives des méthodes de production pour l'atténuer.

Dans le secteur des écrans plats, il a fallu cinq ans pour que la technologie de découpe laser s'impose dans les lignes de production, après des milliers d'heures de vérification des applications sur de nombreuses lignes de traitement. Aujourd'hui, il est généralement envisagé pour la production de nouveaux produits présentant un risque de bris de verre, tels que le verre-contenant des produits de communication et mobiles dans l'industrie électronique, ou d'autres produits comportant des composants en verre mince et fragile comme des capteurs, des pavés tactiles ou des boîtiers en verre.

Le traitement est généralement effectué dans des salles blanches, tout comme dans l'industrie biochimique, car ces domaines sont très sensibles aux particules générées par les étapes traditionnelles de découpe ou de broyage. Par exemple, des matériaux de substrat recouverts de codes ADN (codes-barres biochimiques) ou des matériaux découpés en morceaux au laser sont utilisés pour tester les produits. Les prochaines industries d’application les plus prometteuses pour la technologie de découpe laser seront les industries de l’énergie solaire et de l’automobile.

Tout comme la technologie laser s'est développée dans l'industrie de transformation des métaux au fil des années, la technologie de découpe laser pour le traitement du verre continuera d'évoluer ; il sera largement utilisé dans la transformation de divers produits, remplaçant les méthodes traditionnelles. Cependant, les méthodes traditionnelles de traitement du verre conserveront toujours leur place importante dans le traitement de la plupart des produits en verre, généralement dans les applications où les exigences de qualité des bords coupés ne sont pas très élevées.

La découpe de forme laser est une technologie innovante qui trouvera sa place dans les secteurs de l'électronique, de l'automobile ou encore du BTP. En plus de la découpe du verre au laser, de nombreuses autres méthodes de traitement du verre au laser-sont en cours de développement et de tests, telles que le perçage, le chanfreinage et l'élimination du revêtement. Ces procédés nécessitent différents types de lasers, comme les lasers verts.