位於(yu) 德國茨維塞爾的IPRO Tec公司，是一家植根於(yu) 玻璃行業(ye) 並向市場供應玻璃生產(chan) 製造自動化設備的企業(ye) 。在玻璃製造設備開發、設計和製造行業(ye) ，公司與(yu) Schott Zwiesel以及其他自動玻璃高腳杯製造企業(ye) 有著30多年的合作經驗，目前已經成為(wei) 了世界知名酒店和美食界高腳杯的領導者。

在玻璃製品的日常生產(chan) 線上，從(cong) 鋼化顯示玻璃到中空玻璃器皿，創新的激光工藝創造了一種分離多餘(yu) 玻璃的革命性工藝。借助Coherent相幹公司的激光工藝係統SmartCleave，得以讓IPRO Tec公司的玻璃生產(chan) 設備滿足全球不同用戶的認可。

玻璃切割的現狀

目前，用於(yu) 玻璃切割的激光技術有多種。非接觸式的激光切割可以最大程度避免了細微裂紋和碎屑的產(chan) 生。另外，激光切割在玻璃中的殘餘(yu) 應力極小，因而切割邊緣的強度更高。如果殘餘(yu) 應力太大，那麽(me) 即使在玻璃板中心施力，也會(hui) 導致玻璃邊緣發生破裂。因此，與(yu) 采用機械法切割的玻璃相比，激光切割的玻璃更能承受外力。
由於(yu) 很少需要後續清潔或打磨，因此激光切割可以簡化工藝流程。盡管激光切割設備的成本投入比機械設備高，但由於(yu) 不需要額外配備打磨機，所以激光切割機的總投資要比機械加工係統低。另外，激光切割比機械切割更環保，耗用的水資源也更少。同時，有些激光切割工藝支持玻璃曲線切割。如今市場對曲線切割的需求量越來越大，尤其在手機製造行業(ye) ，製造商們(men) 希望生產(chan) 幾何形狀更複雜的屏幕，包括在材料上打孔以容納按鍵、控製鍵、LED和相機鏡頭。

玻璃酒杯的挑戰

玻璃杯製造商通過將一滴熔融玻璃製成具有所需最終形狀的“碗”來生產(chan) 高腳杯形酒杯，然後將空氣吹入液滴使其膨脹，直到填滿整個(ge) 形狀。玻璃冷卻成後就能形成所需的空心碗形狀，但頂部仍然留有一個(ge) “帽”。這個(ge) 像帽子一樣的東(dong) 西，在玻璃生產(chan) 後道工序中會(hui) 被切除。

因為(wei) 玻璃酒杯的杯口是飲酒者嘴唇接觸玻璃的地方。因此，在玻璃酒杯製成後仍須采用各種後研磨、拋光和清潔步驟以平滑玻璃杯口邊緣，使其達到出廠要求。所有這些後處理步驟，都會(hui) 對企業(ye) 造成成本、可重複性和產(chan) 量產(chan) 生等影響。

“成絲(si) ”（Filamentation）是玻璃切割的一種方法，即通過特定形式的內(nei) 部變形來實現。要想實現成絲(si) ，同樣需要利用由超快激光器聚焦光束提供的超高功率密度。在這個(ge) 過程中，受非線性克爾光學效應影響，超高密度的激光光束會(hui) 產(chan) 生自聚焦現象。這種自聚焦會(hui) 進一步提高功率密度，直到達到某一閾值後在材料中產(chan) 生低密度等離子體(ti) 。

這種等離子體(ti) 會(hui) 降低材料在光束路徑中間的折射率，並會(hui) 造成光束散焦。通過適當配置光束聚焦光學部件，可以讓這種聚焦/散焦效應達到平衡，從(cong) 而實現周期性重複並在光學透明材料中形成長達數毫米、較為(wei) 穩定的光絲(si) 。這種光絲(si) 的直徑通常在0.5µm-1µm之間。

Coherent相幹公司的解決(jue) 方案

自從(cong) 與(yu) Coherent相幹公司達成合作後，IPRO Tec公司在其出廠的玻璃製品生產(chan) 設備上就嵌入了SmartCleave玻璃切割係統。該係統包含單個(ge) HyperRapid NX激光器，平均輸出功率為(wei) 50W，波長為(wei) 1064nm。激光器係統包括多個(ge) 光學元件、控製電子器件和溫控係統。

該工藝技術可以實現高速切割直線、曲線和插圖，可切割厚度50µm-10mm的透明和脆性材料（包括曲線切割、自由形式切割和內(nei) 嵌切割），並且無錐度產(chan) 生。更重要的是，SmartCleave工藝技術為(wei) 用戶提供了光滑的切割表麵，粗糙度（Ra）小於(yu) 1µm，邊緣小片尺寸小於(yu) 5µm。SmartCleave切割還可產(chan) 生明顯優(you) 於(yu) 機械加工的最終彎曲強度。

根據參數顯示，搭載SmartCleave設備的切割速度最快可以達到300mm/s，每分鍾最多可加工50件玻璃製品。更重要的是，在SmartCleave工藝支持下，消除了早期玻璃切割時所必須經過的研磨、清洗和幹燥步驟，以及能耗、時間、成本和負麵的環境影響。而且，該係統已經在實際使用中證明了可靠性，可以滿足玻璃杯製造商24小時不間斷操作需求。

正如IPRO Tec公司銷售和項目經理Tobias Bredl所說的那樣，“選擇相幹公司作為(wei) 供應商的一個(ge) 主要原因是，他們(men) 已經準備好與(yu) 我們(men) 合作開發流程和技術。”自從(cong) Coherent相幹公司於(yu) 2016年收購Rofin以來，SmartCleave技術現已融入公司的工業(ye) 超快激光器係列。這些產(chan) 品提供了輸出功率、可靠性和操作靈活性的獨特組合，包括支持突發模式和按需脈衝(chong) 操作。因此，在特定應用環境中有效實施成絲(si) 切割的能力，達到讓客戶滿意的效果。

實踐證明，激光玻璃切割在廣泛的應用環境中逐漸成為(wei) 傳(chuan) 統工藝技術的替代解決(jue) 方案。一般來說，在機械玻璃切割不能提供所需的質量和特征且需要大量後期處理而讓整體(ti) 製造成本過於(yu) 昂貴時，激光器的優(you) 勢就顯現了出來。