CDIIF 2022年4月27-29日
成都国际工业博览会
汉诺威米兰展览(上海)有限公司
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激光玻璃切割解决方案:引爆玻璃摄像头行业工艺革命

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在当前发展趋势下,市场对手机功能的需求趋于多样化,特别是在摄像头方面,良好的拍摄、感光、深度聚焦等要求,使得三摄四摄开始普及,而且CNC(Computer numerical control)加工短板越发凸显,激光取代CNC成为必然趋势。


手机玻璃摄像头行业市场需求旺盛,同时激烈竞争导致价格普遍偏低。传统的CNC制造工艺在实际生产过程中,存在着加工效率及良率偏低、需要频繁更换刀轮、加工环境恶劣等问题,使得行业进入红海。激光取代CNC工艺验证紧锣密鼓的展开,从工艺验证上我们可以看到:激光是玻璃摄像头行业一次颠覆性的工艺革命,能给客户带来10-15个点的良率提升,制程简化1/3,人员减少40%,制程成本降低30%以上,工厂利润得到显著提高的同时工作环境也能有一定改善。



激光切割玻璃工艺原理

超快激光通过聚焦头聚焦获得的微米级光束,具有高峰值功率密度。光束作用在玻璃材料上时,光束中心光强度比边缘低,使得材料中心折射率比边缘变化大,光束中心传播速度比边缘慢,光束出现非线性光学克尔效应来产生自聚焦,继续提升功率密度。直到达到某个能量阈值,材料产生低密度等离子体,降低材料中心折射率,实现光束散焦。在实际切割玻璃中,优化聚焦系统及焦距,可实现重复性聚焦/散焦过程,形成稳定穿孔。


成丝切割是一种可行的工艺,激光行业均具有成熟解决方案,同时,在显示行业内已进行广泛的应用。当超快激光束通过玻璃材料传播时,同时存在克尔自聚焦和等离子体散焦,光束在两者动态平衡中能实现长距离传播,在材料中形成微米级的丝孔,这种丝孔在玻璃中能延展几毫米的深度。直线电机控制玻璃工件相对于激光束进行运动来生成等间距的众多丝孔,通过优化丝孔间距产生沿直径方向的微裂纹。对存在微裂纹的玻璃施加特殊的作用,可增加微裂纹处的应力,使玻璃沿微裂纹断裂,达到切断的目的。

针对玻璃加工而言,激光光斑可通过光学衍射器件整形成为“长条丝状”,根据不同的玻璃厚度,需要配备相应焦深长度的切割头。通过设备Z轴调节激光聚焦位置,确认激光切割玻璃样品焦点;通过软件生成切割图档,通过直线电机运动使玻璃样品沿图档路径移动进行激光切割,从而获得相应图形下的大块玻璃切割样品;再对整版玻璃切割产品进行整版的清洗、强化、丝印等玻璃后处理工艺,最终采用特定的裂片方式获得一定形状的小片玻璃成品。另外,产品调试完成可将参数直接保存到软件参数库,后续可根据对应的玻璃样品种类及厚度直接调用,即可进行产品切割。


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“光刃”系列激光玻璃切割装备


样品展示:


玻璃群孔(孔径1mm)


玻璃群孔


玻璃切割及打孔


玻璃摄像头镜片切割



玻璃切割应用解决方案解决客户难题

华工激光首推的光刃系列全自动玻璃激光切割机、全自动皮秒激光蓝宝石刻片机,为玻璃行业提供领先的激光切割应用解决方案


光刃系列产品采用自主研发的30W红外皮秒激光器,激光器从市场应用及项目实施稳定性等方面均得到批量交付论证,功率余留超过50%,可满足更多样的产品切割,强大的设备性能处于行业领先水平。

市场的产品型号众多,如何更快速简单地切换产品,提高机台的使用率,如何让设备更智能,操作更简单,帮助客户减少生产人员投入,提高产量,是客户面对的重点难题。

针对光刃系列产品,公司研发团队开发全自动电动切割平台,针对不同尺寸、厚度的产品实现输入一键切换,产品换型时间从最初的2小时,大幅缩短至10分钟,提高了切换效率,真正实现了一键切换,随“型”所欲。客户的异常图纸需要操作人员处理才能导入切割软件,不仅增加了工作量,也会有出错的风险,光刃系列拥有升级版软件,友好的人机界面实现直接导入客户异常图档便可进行加工。

一套专业的解决方案离不开稳定的生产制造,为保障“稳快”硬性生产要求,光刃系列选择了异于飞行光路结构的十字平台结构,实现尺寸精度CPK高于行业标准达到1.8以上。

2019年,在传统CNC加工的诸多弊端以及激光应用的不断强势冲击影响下,在玻璃摄像头行业,激光设备崭露头角,实现了对传统应用的部分取代。鉴于激光设备加工极具优势的投入产出比,各终端客户以及加工厂商对此应用的涌入逐渐认可。

激光设备市场容量的不断增长,对于高端智能制造带来了良好的势头,不仅在现有的摄像头行业,显示、车载、半导体等其他行业也均在激光设备的加持中得到制造提升,市场也正在享受着激光制造带来的巨大利益。尽管受到2020年疫情的影响,经济体系发生一定程度的变化,但这始终是暂时的,随着疫情受到的良好控制,激光应用必将完成对传统行业的完美接棒,在走向高端智能制造的过程中,发挥其独特的魅力,助力技术前行。







转载自:激光制造网

文稿:华工激光 雷小锋