Лазерная прецизионная обработка: новая технология сверления и резки стекла. 

I. Технические принципы лазерной обработки стекла. Суть лазерной обработки стекла заключается в использовании нелинейного взаимодействия между высокоэнергетическими фотонами и материалами. В отличие от традиционных механических воздействий, лазеры, благодаря высокой плотности энергии после фокусировки (обычно 10⁶ ~ 10¹² Вт/см²), вызывают локальную абляцию или модификацию стекла. Сверхбыстрые лазеры с чрезвычайно короткой длительностью импульса (фемтосекунды) и чрезвычайно высокой пиковой мощностью могут уменьшить зону термического воздействия (ЗТВ) за счет механизма «холодной обработки», обеспечивая таким образом обработку без трещин и с высокой точностью. Например, фемтосекундные лазеры, благодаря многофотонному поглощению, могут непосредственно формировать микропоры или модифицированные слои внутри стекла, после чего происходит резка с помощью химического травления или механического разделения. II. Типичные области применения лазеров в обработке стекла

Обработка микроотверстий: требования к точности электронных и оптических устройств. В потребительской электронике, такой как смартфоны и линзы дополненной/виртуальной реальности, микроотверстия на стеклянных покрытиях (например, отверстия для камер и микрофонов) должны соответствовать субмиллиметровой точности и иметь гладкие края. Лазерная обработка, посредством послойной абляции или методов внутренней модификации, позволяет создавать микроотверстия диаметром менее 50 мкм в стекле толщиной 0,1 мм, при этом сколы по краям контролируются в пределах 5 мкм. Например, технология лазерной микрообработки микроотверстий Apple для iPhone достигла массового производства с выходом годной продукции более 99%.

Резка нестандартных форм: прорывы в гибких дисплеях и изогнутом стекле. Развитие гибких OLED-экранов создало проблемы для резки стеклянных подложек. Традиционная механическая резка не может обрабатывать сложные кривые, в то время как лазеры, благодаря своим бесконтактным характеристикам обработки, могут выполнять резку произвольной формы с помощью сканирования луча или технологии проекции маски. Например, для резки неровных форм ультратонкого стекла (UTG) в серии Samsung Galaxy Fold используются ультрафиолетовые лазеры, обеспечивающие скорость резки 500 мм/с и повышающие прочность кромки на 30%.

Обработка многослойных структур: эффективная обработка автомобильного и архитектурного стекла. Традиционная обработка многослойного стекла (например, автомобильных лобовых стекол) требует послойной резки и подвержена расслоению. Лазеры позволяют точно удалять промежуточный слой ПВБ-пленки за счет селективного поглощения длины волны, обеспечивая полное отслаивание внешнего слоя стекла. Система зеленого лазера TRUMPF использовалась при обработке люков BMW, повысив эффективность обработки в 4 раза и снизив энергопотребление на 60%.

III. Технологические преимущества и экономическая выгода. По сравнению с традиционными процессами, основными преимуществами лазерной обработки стекла являются: **Повышение точности:** Разрешение обработки достигает микронного уровня, что подходит для высокотехнологичных областей, таких как стекло для антенн 5G и MEMS-датчики; **Повышенная гибкость:** Возможно переключение режимов обработки с помощью программного обеспечения, что позволяет удовлетворять потребности в мелкосерийной индивидуальной настройке; **Повышенная экологичность:** Не требуется охлаждающая жидкость или химический травитель, что снижает затраты на утилизацию отходов; **Снижение общих затрат:** На примере обработки стекла для мобильных телефонов, срок окупаемости инвестиций в лазерное оборудование сокращается до менее чем 2 лет, а стоимость обработки одного изделия снижается на 40%.

Будущие тенденции развития включают: **Комбинированные технологии обработки:** Интеграция лазеров с роботами и машинным зрением для достижения полностью автоматизированной обработки; **Расширение диапазона длин волн:** Лазеры среднего инфракрасного диапазона (например, диапазон 3 мкм) могут повысить эффективность обработки кварцевого стекла. От лаборатории до производственной линии, лазерные технологии меняют промышленный ландшафт обработки стекла. С уменьшением стоимости сверхбыстрых лазеров и совершенствованием интеллектуальных алгоритмов управления лазерная обработка не ограничится только высокотехнологичным производством, но может проникнуть в такие области, как архитектурное оформление и медицинские приборы, оказывая влияние на повседневную жизнь людей.