激光切割技術在鑽石加工業的應用

鑽石是最為珍貴也最受人們喜愛的東西。每一顆天然鑽石的形成都早於恐龍生活的年代，最年輕的鑽石也形成於約9億年前，最古老的鑽石則有32億年的曆史。作為權力、力量和美麗的象征，鑽石這種世界上最堅硬的物質，其原石首先從印度被發掘。現代鑽石開采始於19世紀的南非。現今，約有80%的鑽石原石產自博茨瓦納、南非、俄羅斯、安哥拉、納米比亞、澳大利亞和剛果。

在作為工業鑽石或寶石級鑽石使用之前，最初的原石依據其天然屬性如形狀、大小、顏色、可切割性和質量等進行分類。它們會進行一係列加工，包括設計和標記，劈分或鋸切，粗磨和拋光。設計部分以前是由技術工人人工檢查鑽石原石的雜質和其它瑕疵，然後依據重量和淨度將原石最好的部分取出，並用筆在原石上標記出來以引導接下來的加工工序。另外一個人工工序是用鑽石的銳邊來劈開標記的原石。隨著一些高級工具的發明，劈或鋸切原石的工作由鑽石粉末塗層的刀片來完成。粗磨是將兩顆鑽石彼此摩擦，使其初步形成預先設計的形狀。最後一步是在鑽石上形成不同的琢麵和拋光。

鑽石加工技術的轉變

盡管早在17世紀早期就出現了改變鑽石加工技術設計和設備的萌芽，但古老的加工技術直至21世紀初仍在使用。直到激光技術新時代的來臨，才在全世界範圍內改變和重塑了鑽石業的未來。愛因斯坦在1917年建立了激光技術的理論基礎，1906年Theodore H. Maiman演示了世界上第一台功能激光器，從而讓激光逐步廣泛應用於各種產業。

目前約有30個國家擁有鑽石加工產業，但主要集中於印度、比利時安特衛普、南非約翰內斯堡、紐約和以色列特拉維夫。中國和泰國也逐步發展成了活躍的中心。印度所加工的鑽石占世界鑽石總價值的55%，約85-90%的寶石型鑽石都是在蘇拉特加工（位於印度西海岸）。

現今，蘇拉特以擁有眾多尖端高技術機器的大小型工廠而出名，其先進的技術與世界上其它切割中心水平相當，甚至要高於其它中心。印度鑽石製造商總是熱切地將最新技術引入自己的工廠，密切注意升級自己的製造工藝，並對工人進行培訓，使他們勝過其它對手。適應新變化是印度鑽石切割和拋光行業成功和發展的驅動力。現今約有10000家鑽石加工和交易企業分布於印度古吉拉特邦，光蘇拉特就有5000多家。

圖1：Sahajanand Technologies公司的Magnus 數碼激光鑽石設計設備。

盡管印度特別是蘇拉特聲稱是拋光鑽石的最大生產地，但用於拋光鑽石的先進機械設備主要從其它國家進口。對於印度製造商和大部分沒有受過教育的技工來說，這些設備實在是太昂貴，操作起來也太複雜。考慮到進口的鑽石切割設備的優缺點，Sahajanand Technologies 公司在蘇拉特創建了自己的研發團隊，來製造成本低廉和操作簡便的鑽石切割設備。原來需要142,000美元的設備，現在可以以38,000美元買到。隨著激光技術的引入，先進的激光切割設備取代了傳統設備。原先用於鑽石加工的人工設計、標記和傳統設備都被基於軟件的激光設備取代。Sahajanand Technologies公司最新一代激光Magnus Ace鑽石設計設備已被證明更為精確和高效，一旦將原石放入設備裏，就可以生成3D圖像，隨後開始第一步設計（圖1）。

如何用激光切割鑽石

首先，對原石進行測量和人工智能輔助設計，然後引導用戶如何最佳地利用該鑽石。隨後，設備會產生一張關於擬拋光鑽石的重量、形狀和淨度的清晰圖片。專業軟件會提供給技工選項，依據雜質的去除情況來選擇鑽石的形狀，並將其市場價值顯示在屏幕上。接下來是選擇鋸開的麵數和百分比，實現最優安全性，將重量損耗降到最小。技工點擊按鈕開始激光鋸切工序。完成上述工序後，下一步是依據設計切割原石。Sahajanand Technologies公司的激光切割設備是完成這一任務的首選設備，因為它能和之前的設計設備兼容。這些激光切割設備完成鋸切、成形、成塊和四合一工序，並切割預先設計的原石（圖2 ）。與傳統鑽石設計切割方法相比，最終獲得的成品鑽石通常要更為可觀。