Laserowa obróbka szkła – poradnik

Zostań Partnerem CNC

Szkło – kiedyś i dziś.

Zanim pojawiła się w pełnym rozkwicie laserowa obróbka szkła, szkło było obrabiane na różne inne sposoby. Uznaje się, że pierwsze ośrodki szklarskie powstały w Egipcie i Babilonii prawie 3000 lat przed naszą erą. Niektórzy naukowcy mają odmienne zdanie, uważając, że historia szkła sięgać może nawet kilkunastu tysięcy lat. Dzisiaj jednak nie ma się już o co spierać – najważniejsze, że szkło jest obecne w naszym życiu, ułatwiając nam wiele czynności i ciesząc nas swoim widokiem. Wszyscy się chyba bowiem zgodzimy, że szkło odgrywa istotną rolę w naszych codziennych działaniach i stanowi nieodłączną część naszej cywilizacji.

Dynamiczny rozwój technologii szklarskiej nastąpił na początku XX wieku. Od tego czasu jest ona intensywnie i systematycznie rozwijana, a dzisiejsze możliwości w zakresie produkcji oraz przetwórstwa szkła są naprawdę rozległe i obiecujące.

Szkło jest cenionym i chętnie wykorzystywanym materiałem. Wykonane z niego przedmioty czy elementy z łatwością odnajdziemy w przestrzeni publicznej, a także w zaciszu własnego domu. Istnieje przy tym ogromna ilość wariantów jego użytkowania. To materiał idealnie sprawdzający się przy tworzeniu elementów dekoracyjnych, o szerokim spektrum zastosowań podczas wykonywania komponentów funkcjonalnych. Coraz większą popularnością szkło cieszy się podczas tworzenia powierzchni mieszkalnych i użytkowych. Wykorzystywane w aranżacji wnętrz nadaje im eleganckiego, szykownego, a jednocześnie nowoczesnego charakteru. Poza tak popularnymi i oczywistymi zastosowaniami jak akcesoria kuchenne, kabiny prysznicowe czy ścianki działowe, szkło jest też chętnie wykorzystywane do przygotowania drzwi, różnego rodzaju blatów, fragmentów balustrad, kontuarów w barach i recepcjach, elementów ozdobnych na ścianach. Z uwagi na swoją uniwersalność, ponadczasowość, szlachetność, transparentność i lekkość, szkło pasuje zarówno do minimalistycznych, industrialnych wnętrz, jak i pomieszczeń urządzonych stylowo, glamour. Jego ogromnym atutem jest przezierność, a w przypadku szkła ornamentowego – oryginalny rysunek wzoru. Tkwi w nim nieskończony potencjał i ogromne możliwości stylistyczne i użytkowe.

Szkło ma też tę wielką zaletę, że idealnie komponuje się i współgra z praktycznie każdym innym materiałem. Poza tym jest plastyczne – może być poddane obróbce termicznej, hartowane, laminowane, gięte. Obróbka termiczna i hartowanie zwiększają jego wytrzymałość. Także laminowanie wzmacnia jego strukturę – specjalna folia, łącząca dwie tafle szkła sprawia, że nie rozsypie się ono po pęknięciu. Z kolei gięcie umożliwia dopasowanie jego formy do różnych – nawet nietypowych – projektów architektonicznych.

Tę naturalność i niewielki ślad węglowy zapewniają mu materiały, z jakich powstaje, czyli piasek, wapień, soda kalcynowana. Ma także wiele innych przydatnych i cennych właściwości, jak: rola akustyczna i izolująca, nietoksyczność (nie zanieczyszcza środowiska chemicznymi substancjami), odporność na działanie większości substancji chemicznych, łatwość utrzymania w czystości, możliwość recyklingowania.

Różnorodność szkła – rodzaje.

Szkło szkłu nierówne, gdyż może ono przybierać naprawdę różnorodne formy. W zależności od tego, jakie cechy szkła są dla nas ważne, przydatne i użyteczne, do jego wyrobu wykorzystuje się różnych pierwiastków. Najpopularniejszym budulcem jest oczywiście kwarc. Tutaj jednak nie będziemy omawiać kwestii rodzajów szkła z punktu widzenia chemicznego, ale raczej wizualnego, użytkowego, mającego znaczenie dla użytkowników, a także projektantów.

Najpopularniejsze rodzaje:

Różnorodność tych rodzajów szkła sprawia, że w projektowaniu oraz tworzeniu przestrzeni wnętrz czy rozmaitych szklanych artykułów twórców ogranicza w zasadzie jedynie wyobraźnia. Zastosowanie różnego rodzaju szkła często umożliwia stworzenie niezwykłych efektów świetlnych, poprzez rozszczepianie światła, zmianę jego barwy lub intensywności.

Laserowa obróbka szkła – wykorzystywane rodzaje szkła.

Jak już wspomnieliśmy wyżej, rodzajów szkła jest wiele, my wymieniliśmy zaledwie kilka z nich. Do obróbki laserowej nadaje się jednak zdecydowanie więcej rodzajów. Oto niektóre:

Laserowa obróbka szkła – metody.

Trzeba pamiętać, że z uwagi na swoje specyficzne cechy (jak np. delikatność, niska przewodność cieplna, łatwe pękanie, wysoka kruchość), szkło potrzebuje także specyficznych rozwiązań i zastosowania najlepszych narzędzi (jak diamenty grawerskie, lasery CO2 itd.). Laser szlifuje powierzchnię, natomiast diament żłobi materiał, co pozwala uzyskać delikatniejszy grawerunek z zachowaniem przeźroczystości materiału. Idealne wykończenie można osiągnąć, używając woskowych patyczków do barwienia na zimno tworzonych grawerunków.

Lasery mają w obróbce szkła znaczną przewagę nad klasycznymi, mechanicznymi metodami, ponieważ przy odpowiednim doborze parametrów lasera (np. energia impulsu, współczynnik nakładania i powtarzalność impulsu), pozwalają zapobiec powstawaniu mikropęknięć, eliminując konieczność pracochłonnego wykańczania, a także – dzięki działaniu bezdotykowemu – osiągają znacznie krótsze czasy całej obróbki. Dzięki temu gwarantują większą precyzję oraz umożliwiają wykonywanie procesów niedostępnych dla standardowych metod. Pozwala to szybko, z wysoką wydajnością zrealizować nawet bardzo skomplikowane zlecenia.

W przeciwieństwie do mechanicznych działań laserowa obróbka szkła nie wymaga stosowania cieczy chłodzącej. Zmniejsza to koszty konserwacji i późniejszego czyszczenia szyby. Cały proces laserowy odbywa się jakby „na sucho”, niemal bezgłośnie i bez ryzyka pęknięcia szkła.

Laserowa obróbka szkła to między innymi metody takie jak:

Cięcie szkła laserem.

A) Tradycyjny proces cięcia tafli szkła polega na łamaniu materiału względem wytrasowanych wcześniej linii. Jest on jednak wysoce wadliwy, a jednym z jego minusów są mikropęknięcia i ukruszenia na krawędziach, których nie sposób kontrolować. I tutaj z pomocą przychodzi nam technologia laserowa. Przy cięciu szkła laserem szczególnie sprawdzają się ultrakrótkie impulsy laserowe, które – ze względu na wysoką jakość cięcia – bez problemu obrabiać mogą tak delikatny i kruchy materiał, jakim jest szkło. Dzięki precyzji lasera wyeliminować można wspomniane wcześniej mikropęknięcia i ukruszenia na krawędziach, a po cięciu uzyskać idealnie gładką powierzchnię i większą wytrzymałość mechaniczną elementów. Odbywa się to bezkontaktowo, dzięki czemu nie powstaje również szkodliwy pył. Technologia laserowa umożliwia wycinanie dowolnych kształtów: zarówno płaskich elementów, jak i również komponentów o zakrzywionych płaszczyznach i skomplikowanej geometrii. 

Znakowanie szkła laserem.

B) Technologia laserowa daje możliwość nanoszenia na powierzchni szkła dowolnych kształtów i znaków – zarówno 2D, jak i 3D. Pozwala również na znakowanie szkła w głębi materiału – przy użyciu laserów UV. Właściwe sterowanie mocą i położeniem ogniska lasera sprawia, że wewnątrz szklanych elementów powstają dowolne kształty, symbole czy kody. Im mniejsza chropowatość powierzchni i większa jednorodność materiału, tym efektowniejsze będzie odwzorowanie kształtu. Znakowanie jest trwale połączone ze szkłem przez cały okres użytkowania produktu. Użycie lasera znacznie przyspiesza czas obróbki, który jest nieporównywalnie szybszy w odniesieniu do stosowania tradycyjnych metod, polegających na mechanicznym zarysowaniu powierzchni szkła np. strugą ścierną.

Coraz popularniejsze staje się też znakowanie laserowe z ulepszonymi funkcjami. Jeżeli oznaczenie naniesione zostało za pomocą technologii laserowej przy wykorzystaniu ES-Guard-System, w każdej chwili może być wyraźnie i niezawodnie zidentyfikowane przez systemy śledzenia. Znakowanie takie nanosi się na powierzchnię panelu szklanego, w obszarze widocznym lub zakrytym późniejszym stadium produkcyjnym, a następnie może być ono bezbłędnie i automatycznie odczytywane i monitorowane maszynowo. Dzięki specjalnym metodom przechowywania dane produkcyjne takie jak numer serii, czas produkcji czy zastosowane metody obróbki będą stale dostępne, kiedy tylko będą potrzebne. Jeżeli znakowanie metodą laserową zastosowane zostanie na surowej tafli szkła przed rozpoczęciem planowanego programu cięcia, praktycznie wyeliminowane zostają możliwości popełniania błędów pojawiających się przy ręcznym znakowaniu, takich jak na przykład rozmazane i nieczytelne napisy czy też odklejające się lub rozdarte etykiety. Znakowanie można zastosować na dowolnym etapie produkcji. Jedną z zalet technicznych systemu ES-Guard jest możliwość stosowania oznaczenia na szkle powlekanym. Możliwości wynikające z używania technologii laserowych są praktycznie nieograniczone i można je dostosowywać do dowolnych wymagań i procedur.

Obszar zastosowania technologii laserowej poszerzył się też o selektywne usuwanie warstw oraz strukturyzację warstw cienkich. Firmy idące z duchem czasu, stosujące innowacyjne rozwiązania, oprogramowania i aplikacje, są w stanie wykonać usługi miejscowego usuwania powłoki ze szkła powlekanego – za pomocą lasera – bez uszkodzeń, wad, zadrapań i zarysowań powierzchni szkła. Wszędzie tam, gdzie miejsca z usuwaną powłoką są później w bezpośrednim polu widzenia odbiorcy, laser osiąga wyniki, które są nieosiągalne dla żadnej z tradycyjnych metod obróbki szkła. Dzięki metodzie laserowego usuwania powłoki można na przykład uzyskać efekt podświetlenia luster lub elementów obsługowych w urządzeniach.

Grawerowanie szkła laserem.

C) Grawerowanie pozwala w szybki, prosty i precyzyjny sposób na powierzchni szkła wyryć pożądane wzory, litery oraz grafiki (np. logo). Ponieważ powierzchnia szkła naruszana jest w formie mikroodprysków, stwarza to inspirujący matowy efekt. Bardzo delikatne szczegóły i kontury mogą być wygrawerowane w postaci logo, napisów czy zdjęć, na przykład na kieliszkach, kuflach, karafkach, butelkach, buteleczkach perfum, szkle stołowym, ramkach, statuetkach, lustrach czy szkle okiennym. Takie spersonalizowane szklane upominki mogą być niezapomnianymi, oryginalnymi i unikatowymi pamiątkami. Mogą również zdobić przestrzenie i półeczki w domu czy gabinecie jako szkło artystyczne. Grawerowanie szkła laserem znajduje swoje zastosowanie w reklamie oraz innych gałęziach przemysłu, w których wymagane jest zachowanie szczególnej staranności.

W przeszłości to piaskowanie wykorzystywane było do tworzenia grawerunku na szkle. Ta metoda jednak miała wiele wad, a wśród nich warto wskazać: konieczność czyszczenia i przygotowania wzorów oraz niebezpieczeństwo uszkodzenia. Na szczęście w sukurs przyszła technologia laserowa, niwelując wszystkie te uciążliwości. Szklane wytrawianie za pomocą urządzenia laserowego jest banalnie proste – materiał jest wytrawiany bezpośrednio podczas grawerowania laserowego. Zaletą jest bezpośrednia i bezdotykowa obróbka, niewymagająca korzystania z żadnych materiałów eksploatacyjnych. Minimalizuje to koszty, pomijając zbytkowne i kapitałochłonne etapy przygotowania produkcji, takie jak: przygotowanie wzorów, mocowanie folii, usuwanie resztek folii, czyszczenie powierzchni obróbki itd. Dzięki laserom nawet bardzo drobne, filigranowe wręcz szczegóły i zdjęcia w wysokiej rozdzielczości mogą być grawerowane na szkle, w dodatku bardzo cienkim. Grawerowanie powierzchniowe można wykonać na szkle hartowanym, jak i szkło wygrawerowane można poddać obróbce hartowania. Za pomocą głowicy laserowej 3D można grawerować zakrzywione lub okrągłe przedmioty.

Otworowanie szkła.

D) Otworowanie szkła – jest to wykonywanie dowolnych otworów w tafli szkła, umożliwiających jej wszechstronne wykorzystanie (np. w budownictwie). Lasery pozwalają na realizację różnorodnej i skomplikowanej geometrii otworów, w tym otworów w niemal wszystkich możliwych rozmiarach, o przekroju owalnym, prostokątnym oraz wpustów.

Spawanie szkła.

E) Technologia laserowa oferuje także możliwość spawania szkła. Szkło jest materiałem o niskiej przewodności cieplnej, dlatego – aby uniknąć powstawania pęknięć – proces realizowany jest w kilku etapach: najpierw wiązka lasera podgrzewa szkło do określonej temperatury, potem punkt skupienia wiązki przemieszcza się w osi prostopadłej do powierzchni, dostarczając mniejszą ilość energii, a głowica skanująca zapewnia równomierne nagrzanie spoiny. Proces chłodzenia odbywa się na wolnym powietrzu, co pozwala na równomierne rozprowadzenie naprężeń cieplnych wewnątrz substancji. Powstałe w ten sposób połączenie jest czyste, sterylne i wolne od pęknięć.

„Inteligentne szyby”.

Uszlachetnianie szkła, oprócz podnoszenia jego walorów optycznych oraz jakości, może mieć również całkiem inny wymiar, otwierający szkłu dalszy potencjał na przyszłość. Technologia laserowa tak daleko wybiegła naprzód, ponad wszystkie inne konwencjonalne metody obróbki szkła, że jest w stanie nadawać szybom „inteligentne” funkcje. Do wyrobów szklanych, które można uzyskać poprzez obróbkę laserową, zaliczyć można teraz również szyby o podwyższonej przenikalności fal radiowych sieci komórkowych, przeznaczone między innymi do sal konferencyjnych czy biur. Przy użyciu tej samej technologii można też produkować szyby zapobiegające kolizjom z ptakami, posiadające właściwości chroniące przed słońcem (zgodnie z lokalnymi wymaganiami) czy tłumiące sygnały radarowe w pobliżu lotnisk. Wykonując nadruki lub przekształcając powłokę szyby, można też zmienić je w indywidualne ścieżki przewodzące, mające zastosowanie techniczne. 

Różnorodność zastosowań szkła obrabianego laserowo.

Przetwarzane, obrabiane laserowo szkło znajduje zastosowanie w branżach takich jak:

Laserowa obróbka szkła – korzyści.

Zalety technologii laserowej w obróbce szkła to między innymi:

Szkło jest materiałem trudnym do obróbki, bo charakteryzuje się niską przewodnością cieplną, łatwym pękaniem oraz wysoką kruchością. Dzięki nowoczesnej technologii laserowej można jednak tworzyć unikalne szkła na różne okazje i pod różne branże. Bodźcem do szukania nowych zastosowań w tym zakresie jest nie tylko postęp technologiczny, ale przede wszystkim zmieniający się popyt ze strony klientów oraz istotna możliwość tworzenia wartości dodanej. W efekcie każdego dnia na rynku obróbki szklanej powstają indywidualne, funkcjonalne i dekoracyjne wyroby. Z pewnością każdy znajdzie coś dla siebie! Między innymi po to jest to miejsce, aby każdy był zadowolony…

Zapraszamy do współpracy! Czekamy na Twoje zlecenia w kategorii laserowa obróbka szkła.