Die hochpräzise und moderne Glas-Schneidetechnik auf Basis der ultrakurzen Coherent SmartCleave-Pulslaser liefert die Ergebnisse, die für die anspruchsvollsten Anwendungen erforderlich sind.
Glas ist buchstäblich überall um uns herum, die Menschheit kennt und nutzt es bereits seit mehr als 5000 Jahren. Daher kann man leicht übersehen, dass es sich um ein einzigartiges Material mit einer äußerst nützlichen Kombination physikalischer Eigenschaften handelt. Die offensichtlichste und zugleich eine der wertvollsten Eigenschaften ist seine Transparenz. Glas ist zudem mechanisch fest und relativ kratzfest. Darüber hinaus reagiert es nicht mit den meisten Chemikalien – nicht einmal mit vielen starken Säuren. Und weder Flüssigkeiten noch Gase dringen durch es hindurch. Glas ist biokompatibel, was bedeutet, dass sterilisiertes Glas sicher in den menschlichen Körper implantiert werden kann. Aus diesen und weiteren Gründen hat sich die Verwendung von Glas weit über die uns allen bekannten Architektur- und Autofenster hinaus auf immer ausgefeiltere Produkte ausgeweitet. Bereits heute wird es in großem Umfang in medizinischen Geräten, Geräten für die Biowissenschaften, Halbleiterinstrumenten und Unterhaltungselektronik eingesetzt. Im letztgenannten Bereich wird es für Bildschirme in Mobiltelefonen, Laptops, Tablets und Fernsehern verwendet.
Alte Methoden zum Glasschneiden sind dafür nicht geeignet
Bei vielen dieser modernen technologischen Anwendungen besteht ein ständiger Druck, die Produkte immer ausgefeilter, aber auch physisch kleiner und leichter zu gestalten. Was die Verwendung von Glas betrifft, bedeutet dies in der Regel, dass dünnere Glasstücke benötigt werden, oft mit gewölbten Kanten oder Ausschnitten. Ein Beispiel, das jeder kennt, sind die Displays von Mobiltelefonen und tragbaren Elektronikgeräten mit ihren Ausschnitten.
Diese Anforderung stellt jedoch eine Herausforderung dar. Das liegt daran, dass herkömmliche Methoden zum Schneiden von Glas – wie das altbewährte mechanische Schneiden mit einem Hartmetallwerkzeug oder das Wasserstrahlschneiden – nicht ohne Weiteres mit wirklich dünnen Glasscheiben umgehen oder verschiedene Arten von Elementen – insbesondere feine Kurven – erzeugen können. Zumindest nicht im Rahmen der geforderten Kosten und Produktionszeitvorgaben. Selbst die üblichen Methoden des Laserschneidens von Glas sind nicht in der Lage, bestimmte Formen so zu schneiden, dass der gesamte Produktionsprozess wirtschaftlich sinnvoll ist.
Ältere Methoden des Glasschneidens verursachen sehr kleine Risse und Restspannungen im Glas. Dadurch wird das Glas bei der anschließenden Handhabung und Nutzung wesentlich bruchanfälliger. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei einem Glasbruch der Riss fast immer am äußeren Rand beginnt, selbst wenn die Kraft in der Mitte auf das Glas einwirkt. Bei den meisten Verfahren zum Schneiden von Glas entstehen zudem in der Regel kleine Splitter und Bruchstücke, und die Schnittkante verläuft nicht unbedingt perfekt senkrecht zur Glasoberfläche. Aus all diesen Gründen können verschiedene weitere Schritte erforderlich sein, wie beispielsweise das Schleifen oder Polieren der Schnittfläche. Für Hersteller bedeuten alle nach dem Schneiden erforderlichen weiteren Verarbeitungsschritte eine Verlängerung der Produktionszeit und höhere Kosten. Zudem können sie negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, wenn dabei schwer zu entsorgende Verunreinigungen entstehen oder große Mengen Wasser zur Reinigung benötigt werden.
SmartCleave beschleunigt das präzise Laserschneiden von Glas
Eine neue Präzisionsschneidmethode namens „Filamentierung“ wurde speziell entwickelt, um dem wachsenden Bedarf an präzisem Schneiden von dünnem Glas ohne Spannungsbildung und ohne Splitterbildung gerecht zu werden. Die Filamentierung erfordert einen Ultra-Kurzpuls-Laser (Ultra Short Pulse Laser, im Folgenden USP), da nur dieser die sehr hohe Spitzenleistung erzeugen kann, auf der diese Technik basiert. Bei der Filamentation wird der USP-Laser auf das Innere des Glases fokussiert und erzeugt eine Reihe mikroskopisch kleiner Hohlräume (sogenannte „Fasern“), die bis zu mehreren Millimetern tief sein können. Um einen durchgehenden Schnitt zu erzeugen, bewegt sich der Laserstrahl in der gewünschten Form relativ zum Glas und erzeugt darin eine Reihe von sehr dicht beieinander liegenden Hohlräumen. Je nach Dicke und Art des Glases wird das fertige Teil anschließend entweder mechanisch direkt entlang des Schnitts abgetrennt oder durch Erwärmen abgetrennt. Die Filamentierung ermöglicht das Hochgeschwindigkeitsschneiden von Kurven und Einsätzen (ohne Verjüngung) in Glas mit einer Dicke von 0,05 mm bis 10 mm. Die Filamentierung von Glas funktioniert auch bei chemisch gehärtetem Glas, das häufig in Touchscreens verwendet wird.
Das Unternehmen Coherent hat eine eigene Form des Filamentierungsschneidens namens SmartCleave entwickelt. Diese Methode nutzt gezielt die einzigartigen Eigenschaften unserer Laser der USP-Serie HyperRapid. Eine davon ist der sogenannte „Burst-Modus“, bei dem der Laser eine schnelle Impulsfolge abgibt. Dadurch wird ein feineres Erwärmungsprofil erzielt als bei einer Impulsfolge mit derselben Gesamtenergie, die jedoch über einen längeren Zeitraum abgegeben wird. Der Vorteil der SmartCleave-Technologie liegt in einer bis zu doppelten Steigerung der Schnittgeschwindigkeit. Außerdem erzeugt sie glattere und geradere Öffnungen als andere Filamentations-Schneidverfahren. Darüber hinaus hinterlässt die SmartCleave-Technologie eine Schnittkante ohne Mikrorisse, Späne und Bruchstücke. All dies verbessert den Produktionsdurchlauf und senkt die Kosten durch den Wegfall von Nachbearbeitungsschritten. Zudem entsteht ein mechanisch festeres fertiges Glasbauteil.
Die Verwendung von Glas in hochtechnologischen Produkten wird sich offensichtlich fortsetzen, da nichts anderes ihm das Wasser reichen kann. Und das SmartCleave-Schneiden ermöglicht die Herstellung von Glasbauteilen mit der Präzision, die diese neuen anspruchsvollen Anwendungen erfordern. Erfahren Sie mehr über das SmartCleave -System zum Schneiden von Glas, Saphir, Keramik und Verbundwerkstoffen.
Quelle:Coherent.com
