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Laserschneiden

Saphirglas-Displays kalt oder warm schneiden

| Redakteur: Peter Königsreuther

Wenn spröde Materialien wie Saphirglas in Form gebracht werden sollen, dann ist der Laser oft das einzig probate Werkzeug, um das wunschgemäß und ausschussarm zu bewerkstelligen.
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Wenn spröde Materialien wie Saphirglas in Form gebracht werden sollen, dann ist der Laser oft das einzig probate Werkzeug, um das wunschgemäß und ausschussarm zu bewerkstelligen. (Bild: Manz)

Die Manz AG berichtet, dass sie den Zukunftsmärkten außer den bekannten Kernexpertisen Automation, Messtechnik, Drucktechnologie, Laserprozesstechnik sowie der Vakuumbeschichtung und den nasschemischen Verfahren, nun auch zwei Möglichkeiten zum Laserschneiden von Saphierglas für Displays anbietet.

Saphir ist dem chemisch gehärteten Glas überlegen, wenn es um extrem kratz- und stoßfeste und dabei sogar flexible Deckgläser geht, wie die Experten von Manz erklären. Längst werde es für Uhrengläser sowie als Cover- oder Filtergläser für Kameralinsen benutzt, und in steigendem Maße auch für Handy-Displays. Wirtschaftlich lassen sich Displays laut Manz aus dem extrem spröden Material aber erst dank der Eigenschaften der modernen Laserbearbeitung herstellen.

Verfahrens-Duo steht zur Auswahl

Manz hat dazu bei Manz zwei Prozesse entwickelt, die je nach Kundenanforderung unterschiedliche Stärken und Anwendungsschwerpunkte haben: Das „thermische“ Laserstrahlschneiden mit Kurzpulslasern im Mikrosekundenbereich und das sogenannte Abtragen von Saphirsubstrat mit Ultra-Kurzpulslasern – auch als kalte Ablation bezeichnet – bei dem die Pulsdauern nur wenigen Pikosekunden betragen. Letzteres Verfahren biete eine höhere Qualität der Schneidkanten, sei aber auch teurer als die für das „thermische“ Laserschneiden von Saphir benötigten Faserlaser mit ihren 300 W mittlerer Leistung.

Splitterfreies Arbeiten im Mikrosekundenbereich

Das „thermische“ Laserschneiden eignet sich dabei zur Bearbeitung der äußeren Konturen der Deckgläser und für das Schneiden von Innenkonturen, wie zum Beispiel von Positionierlöchern für Kameras, LED oder Lautsprecher. Das Schneiden ist dabei ein Schmelzprozess: Das Glassubstrat wird durch den Energieeintrag an der Schnittstelle aufgeschmolzen, die Schmelze mit relativ hohem Druck mithilfe von Prozessgasen aus der Wechselwirkungszone ausgeblasen. Bei diesem Verfahren bilden sich weder Mikrorisse noch Chippings (Absplitterungen).

Kalte Ablation ist teuer, aber lohnt sich schnell

Bei der „kalten“ Ablation des Saphirglases mit einem Pikosekundenlaser wird das zu schneidende Material nicht aufgeschmolzen, sondern verdampft – dank einer extrem kurzen Pulsdauer und einer damit verbundenen sehr hohen Pulsspitzenleistung. Dabei ist die Qualität der Schneidkante noch höher als beim thermischen Laserstrahlschneiden, die Rauigkeit der Kante ist geringer. Neben der höheren Kantengüte bieten Ultra-Kurzpulslaser allerdings weitere Vorteile, die den höheren Preis schnell rechtfertigen: Die erzeugten Schnittkanten können mehr als nur rechtwinklig sein; möglich ist zum Beispiel eine Neigung von bis zu 10 ° (Tapering) oder auch ein Anfasen der Schnittkante (Chamfering). Beides erhöht die Bruchfestigkeit der fertig geschnittenen Displays. MM

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