SmartCleave 절단: 정밀 유리 제조의 확실한 최강자

초단파 펄스 레이저를 기반으로 한 고도로 정교한 유리 절단 기술은 가장 까다로운 응용 분야에 필요한 결과를 제공합니다.

2022년 2월 10일, 작성: Coherent

레이저 주야간 마킹

유리는 말 그대로 우리 주변 곳곳에 있고 5,000년 이상 존재해 왔습니다. 따라서 매우 유용한 물리적 특성 조합을 가진 고유한 재료라는 사실을 간과하기 쉽습니다. 이들 중 가장 명백하고 가장 가치 있는 것 중 하나는 투명하다는 것입니다.

그러나 유리는 기계적으로도 강하고 비교적 긁힘에 강합니다. 또한 강한 산이 많은 대부분의 화학물질과 반응하지 않습니다. 그리고 액체나 기체 모두 통과할 수 없습니다. 유리는 생체 적합성도 있어 멸균 유리를 인체에 안전하게 이식할 수 있습니다.

이러한 이유로 유리의 사용은 우리 모두에게 친숙한 건축 및 자동차 창을 넘어 점점 더 정교한 제품으로 확장되었습니다. 이미 의료장치, 생명과학 계측, 반도체 도구 및 가전 제품에 널리 사용되고 있습니다. 후자의 경우 휴대폰, 노트북, 태블릿 및 TV의 디스플레이 화면에 사용됩니다.

옛날 방식으로는 절단할 수 없습니다.

이러한 많은 첨단 기술 응용 분야에서 제품을 더욱 정교하게 만들면서도 물리적으로 더 작고 가볍게 만들려는 노력이 계속되고 있습니다. 유리 사용의 측면에서 이는 일반적으로 곡선 모서리 또는 절개부가 있는 더 얇은 조각이 필요함을 의미합니다. 대표적인 예로는 홈 버튼을 위한 절개부가 있는 휴대폰 디스플레이 화면이 있습니다.

그러나 이러한 수요는 문제를 야기합니다. 카바이드 도구를 사용한 구식 기계 절단이나 물 분사기 절단과 같은 전통적인 유리 절단 방법은 정말 얇은 유리 조각으로 쉽게 작업할 수 없거나 이러한 종류의 기능, 특히 단단한 곡선을 만들 수 없기 때문입니다. 최소한 필요한 비용 및 생산 시간 제약을 벗어나지 않습니다. 일반적인 레이저 유리 절단 방법조차도 마케팅 허용 속도에서 비용 효율적으로 수행할 수 없습니다.

또한, 이러한 오래된 유리 절단 방법은 유리에 매우 작은 균열과 잔류 응력을 생성합니다. 이로 인해 유리는 후속 취급 및 사용 중에 파손에 훨씬 더 취약합니다. 이상하게도 유리가 깨지면 중앙에서 힘을 가하더라도 거의 항상 바깥쪽 가장자리에서 균열이 시작되기 때문입니다.

대부분의 유리 절단 공정은 일반적으로 작은 칩과 파편을 생성하고 절단 가장자리가 유리 표면에 반드시 완벽하게 수직이 아닐 수도 있습니다. 이 모든 것 때문에 절단면을 연마하거나 광택을 내는 것과 같은 다양한 추가 단계가 필요할 수 있습니다.

제조업체의 경우 절단 후 추가 처리 단계가 필요하면 생산 시간과 비용이 증가합니다. 또한 처리하기 어려운 파편을 생성하거나 청소에 많은 물이 필요한 경우 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

SmartCleave로 레이저 유리 절단 속도 향상

"필라멘테이션"라고 하는 새로운 절단 방법은 얇은 유리를 정밀하고 응력이 없고 파편이 없는 자유 형상 절단에 대한 증가하는 요구를 충족하기 위해 특별히 개발되었습니다. 필라멘테이션에는 이 기술이 의존하는 매우 높은 피크 출력을 생성할 수 있는 초단파 펄스(USP) 레이저만 필요합니다.

필라멘테이션에서 USP 레이저는 유리에 집중되어 수 밀리미터 깊이까지 갈 수 있는 미세기공(또는 필라멘트) 라인을 생성합니다. 연속 절단을 위해 레이저 빔이 원하는 패턴으로 유리에 상대적으로 이동되며 매우 밀접하게 간격을 둔 일련의 필라멘트가 생성됩니다. 유리 두께 및 유형에 따라 부품은 절단부를 따라 직접 분리되거나 가열하여 분리할 수 있습니다.

필라멘테이션은 사용하면 0.05~10mm 두께 범위의 유리로 곡선 및 움푹 들어간 부분(테이퍼 없음)을 고속으로 절단할 수 있습니다. 또한 터치스크린 디스플레이에 광범위하게 사용되는 화학 강화 유리에도 적용됩니다.

Coherent는 SmartCleave라고 하는 자체 필라멘트 절단 형태를 개발했습니다. 이 방법은 특히 HyperRapid 시리즈 USP 레이저의 고유한 특성을 활용합니다. 그 중 하나는 레이저가 빠른 일련의 펄스를 전달하는 소위 “버스트 모드” 작업입니다. 이는 동일한 총 에너지를 갖지만 더 긴 시간에 걸쳐 전달되는 일련의 펄스보다 부드러운 가열 프로파일을 생성합니다.

SmartCleave의 이점은 절단 속도가 2배 증가한다는 것입니다. 또한 다른 필라멘테이션 절단 방법보다 부드럽고 곧은 구멍을 생성합니다. 또한 SmartCleave는 미세 균열, 칩 및 파편이 없는 절단 모서리를 남깁니다. 이 모든 것이 후처리 단계를 제거하여 생산 처리량을 개선하고 비용을 절감합니다. 그리고 기계적으로 더 단단한 완성된 유리 부품을 생산합니다.

이와 유사한 것은 없기 때문에 첨단 기술 제품에서 유리의 사용은 분명히 계속될 것입니다. 또한 SmartCleave 절단은 이러한 까다로운 새로운 용도에 필요한 정밀도 수준으로 유리 부품을 생산할 수 있습니다. 유리, 사파이어, 세라믹 및 복합재 절단용 SmartCleave에 대해 자세히 알아보십시오.

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