Equipo de perforación con láser de nanosegundos infrarrojos de gran formato para sustratos de vidrio

Abstracto

Equipo de perforación láser infrarrojo de nanosegundos de gran formato para sustratos de vidrio

El sistema de perforación láser de vidrio de nanosegundos infrarrojos es una plataforma de fabricación avanzada que utiliza láseres pulsados de nanosegundos infrarrojos de 1064 nm para lograr un procesamiento de microagujeros de alta precisión y alta eficiencia en sustratos de vidrio. Al emplear pulsos cortos (1-100 ns) con alta densidad de energía, el sistema combina la ablación fototérmica y los mecanismos de choque mecánico para producir aberturas a escala de micras (20-500 µm) al tiempo que minimiza eficazmente la zona afectada por el calor (HAZ) y previene el agrietamiento del material o el astillamiento de los bordes.

En comparación con la perforación mecánica convencional o el procesamiento con láser de CO₂, esta tecnología ofrece distintas ventajas, incluida la operación sin contacto, el desgaste cero de la herramienta y una flexibilidad excepcional, lo que la hace particularmente adecuada para la formación de microagujeros complejos en vidrio ultrafino y materiales frágiles de alta dureza (por ejemplo, cuarzo, vidrio de zafiro). Las aplicaciones clave abarcan la electrónica de consumo (lentes de cubierta de cámara, pantallas), la fotovoltaica (paneles solares), los sensores automotrices y los dispositivos microfluídicos médicos. El sistema suele estar equipado con una plataforma de movimiento de gran formato (por ejemplo, ≥600×600 mm) y escaneo de galvanómetro de alta velocidad, lo que permite la producción automatizada por lotes con un rendimiento optimizado (cientos de agujeros por segundo) y rentabilidad. Como tal, se ha convertido en una tecnología crítica en el mecanizado de vidrio de precisión moderno.

Parámetro principal

Principio de funcionamiento

1. Generación de láser: El sistema emplea fuentes de láser (por ejemplo, láseres Nd:YAG o de fibra) para generar luz infrarroja a una longitud de onda de 1064 nm con duraciones de pulso a escala de nanosegundos (1 ns = 10 ns).

2. Enfoque de energía: El haz láser se concentra en puntos a escala de micras a través de sistemas ópticos (por ejemplo, galvanómetros y lentes F-θ), logrando una densidad de energía extremadamente alta (hasta nivel de GW/cm²).

3. Interacción del material: Los láseres pulsados de nanosegundos interactúan con el vidrio a través de efectos fototérmicos y fotomecánicos:

· Efecto fototérmico: La absorción de energía láser induce calentamiento localizado, causando la fusión o vaporización del material.

· Efecto fotomecánico: Los pulsos cortos generan ondas de choque que producen fracturas microexplosivas, formando cavidades.

4. Eliminación capa por capa: Los recuentos de pulsos controlados y las trayectorias de escaneo permiten la ablación precisa del material, creando agujeros de alta precisión.

Características técnicas

1. Alta precisión: Diámetros de agujeros de 20-500 µm, profundidades de hasta varios milímetros, con rugosidad de la pared (Ra) <1 µm.

2. Procesamiento sin contacto: Elimina el estrés mecánico, ideal para vidrio frágil (por ejemplo, cuarzo, borosilicato).

3. Impacto térmico controlado: Los pulsos de nanosegundos minimizan la difusión del calor, evitando grietas en los bordes (frente a los láseres de milisegundos).

4. Alta flexibilidad: Capaz de formar geometrías complejas (agujeros redondos, cuadrados, cónicos) y matrices de microagujeros.

Descripción general de la capacidad de procesamiento

El sistema de perforación láser de nanosegundos infrarrojos ofrece capacidades de mecanizado versátiles y de alta precisión para vidrio y otros materiales frágiles, que cubren una amplia gama de tamaños de agujeros, espesores y modos de procesamiento. Al combinar una plataforma de movimiento de gran formato con escaneo de galvanómetro de alta velocidad, el sistema admite tanto el desarrollo de prototipos como la producción industrial de alto volumen.

Materiales soportados

• Vidrio sódico-cálcico

• Vidrio borosilicato

• Vidrio de cuarzo

• Vidrio de zafiro

• Sustratos de vidrio recubiertos o laminados

Rango de diámetro del agujero

• Diámetro mínimo del agujero: 20 µm

• Diámetro máximo del agujero: 500 µm

• Uniformidad de diámetro constante en sustratos de gran área

Espesor de mecanizado

• Espesor de perforación de una sola cara: hasta 20 mm

• Adecuado para vidrio ultrafino, así como vidrio estructural grueso

Capacidad de geometría del agujero

• Agujeros pasantes y agujeros ciegos

• Agujeros circulares, cuadrados y de forma personalizada

• Microagujeros cónicos y escalonados

• Matrices de microagujeros de alta densidad

Precisión y calidad del procesamiento

• Control de astillamiento de bordes: < 0,5 mm

• Rugosidad de la pared del agujero: Ra < 1 µm

• Zona afectada por el calor (HAZ) mínima

• Bordes sin grietas con excelente repetibilidad

Velocidad y productividad del procesamiento

• Velocidad de escaneo: 0–5000 mm/s

• Rendimiento: cientos de agujeros por segundo (dependiendo del material y el grosor)

• Optimizado para el procesamiento por lotes automatizado y el funcionamiento continuo

Funciones de procesamiento adicionales

• Ranurado y ranurado de precisión

• Eliminación de películas y recubrimientos

• Microtexturizado y modelado de superficies

• Integración de múltiples procesos en una sola configuración

Capacidad de gran formato

• Tamaños de plataforma estándar: 800 × 600 mm, 2000 × 1200 mm

• Dimensiones de plataforma personalizadas disponibles bajo petición

• Ideal para paneles de vidrio grandes y procesamiento por lotes de varias piezas

Aplicaciones de proceso

Adecuado para perforación, ranurado, eliminación de películas y texturizado de superficies de materiales frágiles/duros, incluyendo:

1. Perforación y entallado para paneles de puertas de ducha;

2. Perforación de agujeros para vidrio de electrodomésticos;

3. Perforación de paneles solares;

4. Perforación de cubiertas de interruptores/enchufes;

5. Eliminación y perforación de películas de espejo;

6. Ranurado y texturizado de superficies personalizados;

Ventajas

1. La plataforma de gran formato se adapta a diversos tamaños de productos en todas las industrias.

2. Geometrías de agujeros complejas logradas en un procesamiento de un solo paso.

3. Astillamiento mínimo de los bordes con superficies mecanizadas lisas.

4. Transición perfecta entre las especificaciones del producto; funcionamiento fácil de usar.

5. Bajos costos operativos, alto rendimiento, sin consumibles y sin contaminación.

6. El procesamiento sin contacto evita los arañazos en la superficie.

Efecto de mecanizado——Visualización de muestra