激光加工制造技术过去十多年发展迅猛，最主要的应用是金属材料的激光加工被充分挖掘，金属的激光切割、焊接与熔覆加工等都是金属激光加工的最重要的工艺。随着集中度变高，激光产品同质化严重，成为了激光市场增长的局限。因此激光应用要突破就要拓宽新的材料应用端，激光适用的非金属材料还有布匹纤维、玻璃、塑胶、聚合物、陶瓷等类型，每一种材料都涉及多个产业，但是早已有成熟的加工工艺，激光要进行替代并非容易。要介入某非金属材料领域，还要从实际分析激光与材料是否容易发生作用，是否会附带产生不良反应。目前来看，玻璃是具有高附加值以及是激光潜在批量加工应用的一大领域。玻璃是一种重要的产业材料，应用在国民经济的诸多行业，如汽车业、建筑业、医疗、显示器、电子产品等，小到几微米的小型光学过滤器、笔记本电脑平板显示器的玻璃衬底，大到汽车业或建筑业等大规模制造领域所用的大尺寸的玻璃板。玻璃可以分为光学玻璃、石英玻璃、微晶玻璃、蓝宝石玻璃等类型。玻璃显著的特点是硬脆性，给传统加工带来很大的困难。传统玻璃切割手段通常采用硬质合金或金刚石刀具，其切割流程分为两个步骤。第一步，先用金刚石刀尖或硬质合金砂轮在玻璃的表面产生一条裂纹；第二步就是采用机械手段将玻璃沿着裂纹线分割开。这些传统工艺目前看来缺点是比较明显的，一方面是加工效率较低，而且切边不平滑，一般需要二次打磨，而且还带来很多碎屑粉尘；另一方面是对于对于玻璃板中间开孔，又或者是一些异形切割，是很不容易处理，在这一方面激光切割玻璃的优势就非常明显了。2022年我国玻璃行业销售收入约7443亿元。玻璃切割的激光工艺渗透率还处于初始阶段，激光切割应用的替代空间非常大。玻璃激光切割常常是采用贝塞尔聚焦头加工，通过贝塞尔光束产生高峰值功率、高峰值功 率密度激光，在玻璃内部聚焦，瞬间气化该区域材料产生一个气化带， 迅速向上下两表面扩散形成裂孔。由无数细小孔点组成切割截面，通过外部应力断裂实现切割。如今激光器技术有了很大的突破，功率方面也提升了很多，纳秒绿光激光器20W以上的，可以很好地切割玻璃，15W以上的皮秒紫外激光器，可轻松切割2mm以下厚度的玻璃，目前已知国内已经有企业可以做17mm厚度的玻璃切割。采用激光切割玻璃效率非常高，假设要在一块3mm厚玻璃上切割直径10厘米的玻璃片，机械刀要花费几分钟，而激光切割只需要10多秒；切割边沿平滑，崩边精度可达30μm，对于一般性的工业产品要求，基本上不需要二次打磨加工。采用激光切割玻璃，是最近六七年才逐渐开始的，较早展开的行业是手机制造，在激光的摄像头玻璃盖板上采用了激光切割，后来行业内有一款激光隐形切割设备火了一阵。手机全面屏流行后，整版大屏玻璃采用激光精密切割，玻璃加工产能得到大幅提升，如今在手机产品上涉及玻璃的部件采用激光切割已经是标配。这一手机消费产品带动的主要有手机盖板玻璃激光加工自动化设备，摄像头保护镜片激光切割设备，玻璃基板激光打孔智能装备等。车载汽车屏幕消耗很多玻璃板，特别是中控屏、导航仪、行车记录仪等。现在许多新能源汽车采用了智能系统与超大幅面中控屏。智能系统成为汽车的标配，大屏多屏、3D曲面屏正逐步成为市场主流。车载盖板玻璃凭借着优异特性而广泛应用于车载显示屏，一款优质的车载曲面屏玻璃可以为汽车行业带来更极致的体验。高硬度、高脆性的玻璃对加工来说却是一个难题。车载玻璃屏要求精度较高，装配的结构件的公差很小，如果方形/条形屏切割的时候尺寸误差大会导致装配不了。传统加工方式需要刀轮开料、人工掰片、CNC外形、倒角磨边等多个工序加工，由于是机械式加工，因此存在效率低、质量差、良率低、成本高的问题。刀轮开料后，CNC加工一片汽车中控盖板玻璃外形耗时长达8-10分钟。100W以上功率的超快激光器，实现17mm玻璃一刀切；整合多个生产工序，效率提升80%，1台激光=20台CNC。极大提升了产能，降低了单位加工成本。石英玻璃结构较为特殊，采用激光不容易进行分裂切割，但是飞秒激光可以在石英玻璃上进行刻蚀，这是一项利用飞秒激光对石英玻璃进行精细加工和刻蚀的应用。飞秒激光技术是近年来发展迅速的一种先进加工技术，具有极高的加工精度和速度，可以在各种材料表面进行微米至纳米级别的刻蚀和加工。特域CWUP-60为飞秒纳秒超快激光器持续稳定控温激光焊接玻璃则是近两三年才出现的一项新技术，最早出现在德国，目前国内也仅有华工激光、西安光机所、哈工大焊接等少数几个单位突破了这项技术。在高功率、超短脉冲激光的作用下，激光产生的压力波能够在玻璃中产生微裂纹或应力集中，这些微裂纹或应力集中可以促进两块玻璃之间的键合。焊接后的玻璃粘合非常牢固，已经可以做到3mm厚度玻璃之间的紧密焊接。未来，研究人员还在关注玻璃与其它材料的搭接焊。目前这些新工艺尚未形成批量应用，但未来工艺成熟后，必将在一些高端应用领域发挥重要作用。
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