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工业应用
皮秒激光实现车载玻璃盖板的高效高质量切割
材料来源:纳飞光电           录入时间:2024/1/25 23:53:09

文/纳飞光电

随着汽车的智能化、互联网化进程的日益加速,以大屏、多屏、3D曲面屏等组成的仪表盘、车载平板等车载显示作为入口,汽车中已经融合了车联网、辅助驾驶、视听影音等功能,通过语音、触控、手势、图像等方式完成感知、决策、应用、执行,带来了美好的人机交互体验,不断为智能驾驶、潮玩属性赋能加分。

在这些功能的实现中,车载显示的重要性不言而喻;而在车载显示屏的最外层,需要贴合一层玻璃盖板,主要起到保护显示屏的作用,具备防冲击、耐刮蹭、耐油污、防指纹、增强透光率等功能。车载显示市场快速发展的同时,也催生了车载玻璃盖板市场。

随着汽车越来越智能化以及更加重视驾乘体验,不但车载显示屏的数量增多,而且显示屏的尺寸及形状也越发多样化;这在对玻璃盖板切割应用有更多需求的同时,也对切割的速度和质量提出了更高要求。车载玻璃盖板是一层超薄玻璃,可选材料通常为强化钠钙玻璃、高硼硅玻璃,厚度可低至数十微米;而实现如此薄硬材料的各种形状的精密切割,无疑极具挑战性。

传统切割方式

传统的机械切割方式主要采用刀切、CNC切割等,这些都是接触式切割,其主要缺点在于施加的机械应力容易引起崩边,或是可能因为应力而导致玻璃沿着强度低的地方,从小裂痕扩张成大裂纹。此外,机械切割的切割精度和总体切割效率,都相对较低。

随着汽车智能化产业蓬勃发展,车载玻璃盖板显然需要更高效、更智能的生产技术。新的切割技术,要既能实现足够快的切割速度,又能实现足够高的切割精度,同时还能保证足够好的切割边缘质量,往往要求崩边在数十到百微米之间;激光切割方案应运而生。

皮秒激光切割方案

相比于传 统的接触式机械切割,激光切割属于非接触加工,能够解决传统切割工艺由于机械应力而引发的各种问题。

本激光切割方案采用皮秒超快激光器+贝塞尔切割头,光源为功率50W的红外皮秒激光器,脉宽为10ps左右。皮秒脉冲的超高峰值功率,可以实现高效切割和冷加工,对厚度0.3mm的玻璃盖板,可以做到一次切割成型,精度高,品质好(见图1)。

图1:异形车载玻璃盖板。

使用皮秒级超短脉宽激光,其主要优势在于能在极短的时间内将能量注入到玻璃表面加工区域,且在热效应产生前便完成能量传递(大部分能量传递到电子,微小部分能量传递到晶格),导致玻璃直接从固态变到气态,实现蒸发去除。因此,这种“冷加工”对硬脆玻璃的切割面的影响最小。

激光切割时激光束聚焦形成非常小的点,聚焦后的光斑直径为微米级,使得焦点处有着极高的功率密度。在进行弧线或直角以及其他异形切割时,能够实现的最小切割线宽为0.1mm,崩边小于0.1mm,总体切割边缘质感好。

另外,本切割方案还配置了自动对位相机及视觉镜头,定位精度可达±0.002mm,能精确识别各种靶点,自动补偿,可实现±0.02mm的切割精度。在切割时,视觉系统可以快速捕捉并识别玻璃的边缘和特征点,从而实现快速识别、准确定位和精准切割,确保了产品切割的一致性,这不仅提高了生产效率,还降低了人为因素对切割精度的影响。

本皮秒激光切割方案适用于车载显示所需的各种弧形、直角等异形的高速、高精度无损开料切割(见图2),可解决行业内小批量、多品种、多批次、不同造型的车载玻璃切割难题。

图2:异形车载玻璃盖板切割。

小结

在玻璃加工领域,皮秒激光+贝塞尔切割头的黄金组合正备受青睐。从高端面板玻璃、光伏玻璃到Low-E建筑玻璃,乃至精密光学元件制造,该玻璃切割解决方案都展现出了巨大的潜力和价值。未来,随着技术的进一步发展与优化,皮秒激光+贝塞尔切割技术有望在更多领域得到应用,在工业制造和科研等领域实现更多可能性。

来源:纳飞光电

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