Стъклото, като важен промишлен материал, се използва в много индустрии на националната икономика, като домакински уреди, санитарен фаянс, декорация, електроника, занаяти, оптика, строителство, автомобилостроене, фотоволтаична промишленост и др. То е малко като няколко микрометри малки оптични филтри, дисплеи с плосък панел на лаптопи и толкова големи, колкото големи стъклени панели, използвани в широкомащабни производствени области като автомобилната, фотоволтаичната и строителната индустрия.
Стъклото, като типично чуплив материал, създава значителни трудности при обработката. Традиционно стъклото се реже с помощта на карбидни или диамантени инструменти, като процесът на рязане е разделен на две стъпки. Първо се използва диамантен връх или карбидно шлифовъчно колело, за да се създаде пукнатина в стъклената повърхност; след това се използват механични средства за разделяне на стъклото по линията на пукнатината.
Писането и изрязването с помощта на този метод има редица недостатъци; отстраняването на материала води до създаването на стружки, фрагменти и микропукнатини, които намаляват здравината на изрязаните ръбове, което налага допълнителен процес на почистване. Дълбоките пукнатини от процеса обикновено не са перпендикулярни на стъклената повърхност, тъй като линиите на разделяне, създадени от механични сили, обикновено не са перпендикулярни и загубата на провлачване поради прилагането на механични сили върху тънкото стъкло също е отрицателен фактор.
Тези недостатъци могат да бъдат подобрени чрез използване на стъкло без напрежение и допълнително оптимизиране на процеса, използван за разделяне. Въпреки това, все още не е възможно напълно да се избегне систематичното противоречие между вертикалните линии на рязане и предотвратяването на стърготини/пукнатини по ръбовете. Развитието на лазерната технология предлага решение на тези проблеми с качеството.
За разлика от конвенционалните механични режещи инструменти, енергията на лазерния лъч реже стъклото по безконтактен начин. Енергията загрява определена част от детайла до предварително зададена температура. Този процес на бързо нагряване е незабавно последван от бързо охлаждане, което създава вертикално ориентирана лента на напрежение в стъклото, което води до пукнатина в тази посока без стружки или пукнатини. Тъй като пукнатината се причинява само от топлина, а не от механични причини, не се появяват стружки или микропукнатини.
Лазерно изрязаните ръбове са по-здрави от конвенционалните методи за нарязване и цепене и необходимостта от довършителни работи е намалена или елиминирана. В допълнение, появата на счупено стъкло може да бъде напълно избегната.
В случай на лазерно рязане, повърхността на стъклото се нарязва чрез нагряване и последващо охлаждане на лазерния лъч с приблизително 10 mm и след това стъклото може да бъде разделено в посоката на набраздяването. Тъй като лазерната технология не произвежда никакви стъклени фрагменти, обичайните неравности и ниската якост на изрязаните ръбове се избягват и последващите процеси на полиране и шлайфане вече не са необходими. Нещо повече, стъклото, обработено по този начин, е до три пъти по-устойчиво на счупване от стъклото, нацепено по конвенционалните методи. За дебелини на стъклото до 20 мм е възможно да се изреже цялото парче само с една стъпка. Цепенето и последващото полиране, шлайфане и изплакване вече не са необходими. Якостта на срязаните ръбове може да бъде измерена чрез стандартизиран тест за огъване в четири точки от DIN-EN 843-1. Парче стъкло е фиксирано върху две ролки, а върху горната повърхност на стъклото се използват две допълнителни ролки, за да генерират необходимата сила на огъване, под която стъклото може да бъде разделено на две части. Тестът се повтаря приблизително 100 пъти, за да се получат подходящи и надеждни статистически стойности за възможността за разделяне.
В повечето случаи лазерното рязане е изборът за процеси на рязане на голям обем стъкло. Предимствата са висока скорост и прецизност, както и лесно параметризиране. Въпреки това, когато трябва да се режат много различни линии и времето за обработка е достатъчно, монолитното рязане е по-привлекателен метод поради сухото охлаждане и липсата на допълнителни стъпки на рязане. И в двата случая се получава висококачествен отрязан ръб. Може да се види, че лазерното рязане на стъкло е идеално подходящо за спестяване на време и в същото време за повишаване на качеството на обработка.
Прехвърлянето на нова и доказана технология в производствена линия с голям обем за високотехнологични продукти не е лесна задача. От гледна точка на клиента, преди внедряването, технологията трябва да бъде автоматизирано, надеждно решение, което не само е добре доказано, но и се счита за икономично. На практика прилагането на иновативни технологии е ефективно само в две ситуации: пускането на нов продукт изисква нови средства за производство, за да се реализират иновативните характеристики или да се намалят производствените разходи чрез намаляване на броя на етапите на обработка, или съществуващото производство среща икономически проблеми натиск, който трябва да бъде облекчен чрез огромно подобрение на производствените методи.
В индустрията на дисплеите с плосък панел бяха необходими пет години, за да може внедряването на технологията за лазерно рязане да намери своето място в производствената линия, при условие че е преминала хиляди часове проверка на приложението на много производствени линии. Сега често се разглежда за производството на нови продукти, където има риск от счупване на стъкло, или в електронната индустрия за производството на комуникационни мобилни продукти, съдържащи стъкло, или други продукти, където има крехки части, съдържащи тънко стъкло, като сензори , сензорни панели или стъклени корпуси.
Обработката често се извършва в среда без прах, както в биохимичната промишленост, тъй като те са много чувствителни към частици, генерирани от конвенционалните стъпки на рязане или смилане. Например, субстратни материали, покрити с ДНК кодове (биохимични баркодове) или материали, които са лазерно нарязани на листове, се използват за тестване на продукта. За технологията за лазерно рязане най-обещаващите сектори на приложение в момента са индустрията за домакински уреди, индустрията за санитарен фаянс, слънчевата индустрия и автомобилната индустрия.
Точно както лазерната технология се разви през годините в металообработващата промишленост, технологията за лазерно рязане за обработка на стъкло ще продължи да се развива; технологията ще се използва в широк спектър от приложения за различни продукти, заменяйки традиционните средства.
Като иновативна технология, лазерното рязане ще се използва повече в бъдеще в много стъкларски индустрии като домакински уреди, санитарен фаянс, декорация, електроника, занаяти, оптика, строителство, автомобилостроене, фотоволтаици и много други. В допълнение към лазерното рязане на стъкло има много други технологии за лазерна обработка на стъкло, които вече се популяризират и прилагат, като пробиване и скосяване, както и отстраняване на покритие.
