Glas als wichtiger Industriewerkstoff wird in vielen Branchen der Volkswirtschaft eingesetzt, etwa in der Haushaltsgeräte-, Sanitär-, Dekorations-, Elektronik-, Handwerks-, Optik-, Bau-, Automobil-, Photovoltaikindustrie usw. Es gibt nur wenige Mikrometer kleine optische Filter, Laptop-Flachbildschirme und so große bis hin zu großformatige Glasscheiben, die in großtechnischen Fertigungsbereichen wie der Automobil-, Photovoltaik- und Bauindustrie verwendet werden.
Als typisch sprödes Material bereitet Glas erhebliche Schwierigkeiten bei der Verarbeitung. Traditionell wird Glas mit Hartmetall- oder Diamantwerkzeugen geschnitten, wobei der Schneidvorgang in zwei Schritte unterteilt ist. Zunächst wird mit einer Diamantspitze oder einer Hartmetallschleifscheibe ein Riss in der Glasoberfläche erzeugt; Anschließend wird das Glas mit mechanischen Mitteln entlang der Risslinie gespalten.
Das Anreißen und Schneiden mit dieser Methode hat eine Reihe von Nachteilen; Durch den Materialabtrag entstehen Späne, Fragmente und Mikrorisse, die die Festigkeit der Schnittkanten beeinträchtigen und einen zusätzlichen Reinigungsprozess erforderlich machen. Tiefe Risse aus dem Prozess verlaufen normalerweise nicht senkrecht zur Glasoberfläche, da die durch mechanische Kräfte erzeugten Trennlinien im Allgemeinen nicht senkrecht sind und der Ertragsverlust aufgrund der Anwendung mechanischer Kräfte auf dünnes Glas ebenfalls ein negativer Faktor ist.
Diese Mängel können durch den Einsatz von spannungsfreiem Glas und eine weitere Optimierung des Spaltprozesses behoben werden. Dennoch lässt sich der systematische Widerspruch zwischen vertikalen Schnittlinien und der Vermeidung von Kantenausbrüchen/Rissen noch immer nicht völlig vermeiden. Die Entwicklung der Lasertechnologie bietet eine Lösung für diese Qualitätsprobleme.
Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Schneidwerkzeugen schneidet die Energie eines Laserstrahls Glas berührungslos. Die Energie erhitzt einen bestimmten Teil des Werkstücks auf eine vordefinierte Temperatur. Auf diesen schnellen Erhitzungsprozess folgt unmittelbar eine schnelle Abkühlung, die ein vertikal ausgerichtetes Spannungsband im Glas erzeugt, was zu einem Riss in dieser Richtung ohne Absplitterungen oder Risse führt. Da der Riss nur durch Hitze und nicht durch mechanische Ursachen entsteht, entstehen keine Späne oder Mikrorisse.
Lasergeschnittene Kanten sind stabiler als herkömmliche Ritz- und Spaltmethoden und die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung wird reduziert oder entfällt. Darüber hinaus kann die Entstehung von Glassplittern vollständig vermieden werden.
Beim Laserschneiden wird die Oberfläche des Glases durch die Erwärmung und anschließende Abkühlung des Laserstrahls um ca. 10 mm geritzt und das Glas kann dann in Ritzrichtung gespalten werden. Da bei der Lasertechnik keine Glassplitter entstehen, werden die üblichen Grate und die geringe Festigkeit der Schnittkanten vermieden und nachträgliche Polier- und Schleifprozesse entfallen. Darüber hinaus ist das so bearbeitete Glas bis zu dreimal bruchsicherer als herkömmliches Spaltglas. Bei Glasstärken bis 20 mm besteht die Möglichkeit, das gesamte Stück in nur einem Arbeitsgang zuzuschneiden. Ein Spalten und anschließendes Polieren, Schleifen und Spülen entfällt. Die Festigkeit der Schnittkanten kann mit dem genormten Vierpunkt-Biegeversuch nach DIN-EN 843-1 gemessen werden. Ein Stück Glas wird auf zwei Rollen fixiert, und auf der Oberseite des Glases werden zwei zusätzliche Rollen verwendet, um die erforderliche Biegekraft zu erzeugen, unter der das Glas in zwei Teile geteilt werden kann. Der Test wurde etwa 100 Mal wiederholt, um geeignete und zuverlässige statistische Werte für die Möglichkeit einer Aufspaltung zu erhalten.
In den meisten Fällen ist das Laserschneiden die erste Wahl für großvolumige Glasschneidprozesse. Die Vorteile liegen in der hohen Geschwindigkeit und Präzision sowie der einfachen Parametrierung. Wenn jedoch viele verschiedene Linien geschnitten werden müssen und die Bearbeitungszeit ausreichend ist, ist das monolithische Schneiden aufgrund der Trockenkühlung und des Verzichts auf zusätzliche Schneidschritte eine attraktivere Methode. In beiden Fällen entsteht eine hochwertige Schnittkante. Es zeigt sich, dass das Laserschneiden von Glas hervorragend dazu geeignet ist, Zeit zu sparen und gleichzeitig eine Steigerung der Bearbeitungsqualität zu bewirken.
Eine neue und bewährte Technologie in eine großvolumige Produktionslinie für High-Tech-Produkte zu übertragen, ist keine leichte Aufgabe. Aus Kundensicht muss es sich vor der Implementierung um eine automatisierte, zuverlässige Lösung handeln, die sich nicht nur bewährt, sondern auch als wirtschaftlich erachtet wird. In der Praxis ist der Einsatz innovativer Technologien nur in zwei Situationen effektiv: Die Einführung eines neuen Produkts erfordert neue Produktionsmittel, um die innovativen Merkmale zu realisieren oder um die Produktionskosten durch Reduzierung der Anzahl der Verarbeitungsschritte zu senken, oder die bestehende Produktion stößt auf wirtschaftliche Probleme Druck, der durch eine enorme Verbesserung der Produktionsmethoden gemildert werden muss.
In der Flachbildschirmindustrie dauerte es fünf Jahre, bis die Einführung der Laserschneidtechnologie ihren Platz in der Produktionslinie fand, vorausgesetzt, sie wurde in vielen Verarbeitungslinien tausenden Stunden lang der Anwendungsüberprüfung unterzogen. Heutzutage wird es häufig für die Herstellung neuer Produkte in Betracht gezogen, bei denen die Gefahr eines Glasbruchs besteht, oder in der Elektronikindustrie für die Herstellung mobiler Kommunikationsprodukte, die Glas enthalten, oder anderer Produkte, bei denen zerbrechliche Teile, die dünnes Glas enthalten, wie z. B. Sensoren, vorhanden sind , Touchpanels oder Glasgehäuse.
Die Verarbeitung erfolgt oft in staubfreien Umgebungen, wie in der biochemischen Industrie, da diese sehr empfindlich auf Partikel reagieren, die bei herkömmlichen Schneid- oder Schleifschritten entstehen. Für Produkttests werden beispielsweise mit DNA-Codes (biochemische Barcodes) versehene Trägermaterialien oder in Platten lasergeschnittene Materialien verwendet. Die vielversprechendsten Anwendungsbereiche für die Laserschneidtechnik sind derzeit die Haushaltsgeräteindustrie, die Sanitärindustrie, die Solarindustrie und die Automobilindustrie.
So wie sich die Lasertechnologie im Laufe der Jahre in der metallverarbeitenden Industrie weiterentwickelt hat, wird sich auch die Laserschneidtechnologie für die Glasbearbeitung weiterentwickeln; Die Technologie wird in einem breiten Anwendungsspektrum für verschiedene Produkte eingesetzt und ersetzt herkömmliche Methoden.
Als innovative Technologie wird das Laserschneiden in Zukunft in vielen Glasindustrien wie Haushaltsgeräten, Sanitärartikeln, Dekoration, Elektronik, Handwerk, Optik, Bauwesen, Automobilindustrie, Photovoltaik und vielen anderen verstärkt eingesetzt. Neben dem Laserschneiden von Glas gibt es viele weitere Technologien zur Laserbearbeitung von Glas, die bereits gefördert und angewendet werden, wie zum Beispiel das Bohren und Anfasen sowie das Entfernen von Schichten.
