工艺 | 3D玻璃加工的五大难点

随着技术的进步，手机材料应用也越来越广泛，从2017年开始，玻璃材料得到了广泛的应用，手机屏等相关产品展示了玻璃加工的技术含量，而柔性AMOLED、5G时代来临，3D曲面造型及玻璃材质将成为手机的标准配置。

玻璃一般分为2D,2.5D及3D玻璃，2D和2.5D玻璃防护屏产品的生产方法是将玻璃基板进行切割，通过精雕、光孔、抛光、强化、丝印、镀膜等加工后，制成各种规格型号的产品。3D曲面玻璃的生产流程与2D和2.5D产品基本相同，最大区别在于新增热弯成型设备。

手机3D玻璃盖板生产加工工艺的流程主要包括：工程→开料开孔→精雕→研磨→清洗→热弯→抛光→检测→钢化→开模→UV转印→镀膜（PVD）→ 印刷（丝印／喷涂）→镭雕→检包→贴合→ 包装等，工艺流程长，品质要求高，而良率低。其难度主要体现在3D曲面成型、曲面抛光、曲面印刷、曲面贴合四大工艺上。

3D玻璃热弯工艺起源于韩国，随着近年来玻璃加工企业的迅猛发展，相关工艺得以传承并发扬光大。但3D玻璃加工仍有不好难题难解决，限制了加工的良率目前玻璃热弯工艺存在四大难点暨热弯机，研磨及抛光，3D曲面印刷，3D贴合。

1、3D热弯模具的选用

3D玻璃热弯成型时将玻璃加热到特定温度软化，采用特定形状的，模具复制得到所需3D形态玻璃的成型工艺。热弯工艺是3D玻璃制程中最核心的工艺之一，也是难点之一。

热弯玻璃所使用的成型模具在热弯玻璃成型过程中起着至关重要的作用，热弯模具的种类主要分为三种:实心模、条框模、空心模。在实际生产过程中，可以根据不同的产品类型，选择不同的热弯模具。
实心模，顾名思义模具中间为实心，用铁板制作成。此种模具的特点是容易保证玻璃的弯曲度和球面的一致，玻璃不会弯曲过头，对操作人员要求不高;缺点是模具的制作成本高，制作周期长，在热弯烧制过程中，模具吸热多造成升温慢，在烧制过程中容易造成玻璃表面出现麻点。
空心模采用角钢和扁钢制作。这种模具的制作相对简单，用材少，在热弯烧制过程中模具吸热少，在烧制过程中玻璃的中间采用弹簧进行支撑，制品表面不会出现麻点。采用此种模具对热弯的操作技术要求较高，由于玻璃热弯过程中有热滞后现象，制品很容易弯过头。
条框模是介于实心模和空心模之间的一种模具，它的制作相对于实心模来说较为简单，对热弯操作要求也较低。

2、热弯工艺的应用

目前，玻璃加工厂家大多数采用的是电加热式热弯炉，这种热弯炉温度控制方便，易操作，不污染玻璃，产品的质量和产品的一致性较高，且多数已采用计算机集成控制，通过计算机对各种参数设置，实现了对热弯工艺的程序化控制。
热弯操作过程可以简单概括为将搭配好大小片、且两片大小片间均匀撒上硅粉的玻璃放在凹模上面，然后对其进行加热，当达到软化点温度时，玻璃在自身重力或外部压力的作用下达到与凹模曲率一致后，停止加热，缓慢进行退火直至室温，完成热弯过程。
玻璃热弯工艺过程中主要控制以下几个方面:
(1)玻璃预热时，应采用连续加热或缓慢加热的方式，使炉内温度各处一致;
(2)要求两片重叠的玻璃弯曲的曲率半径相一致，否则会使夹层玻璃产生光学畸变;
(3)玻璃必须达到热弯成型时所需的温度;
(4)模具放置在承载小车上时，必须保证模具放置的水平;
(5)炉内温度达到玻璃成型所需的温度640～710℃时，玻璃将在自身重力的作用之下开始变形，为了防止玻璃在接近软化温度时突然沉降，避免玻璃表面产生热弯波纹，操作人员必须时刻观察炉内玻璃的成形情况，控制加热灯管的开关数量、区域和时间;
(6)玻璃退火应采用缓慢冷却的方式，炉温必须降到100℃以下时再取出玻璃，玻璃在热弯成型时，原有应力已消除，为防止在降温过程中由于温度梯度而产生新的应力，应严格控制在退火温度范围的冷却速率，特别是在温度较高阶段，退火曲线应该均匀变化，且出炉落架的玻璃不能放在车间风口或风扇直吹处。

3、研磨抛光及抛光

研磨抛光决定着3D玻璃产品的最终质量，研磨抛光是将玻璃磨至要求的厚度，抛光则是使玻璃表面变得光滑，常用猪毛、尼龙、百洁布等材质毛刷做抛光耗材。

4、3D曲面印刷

3D曲面印刷是先将油墨放入雕刻有文字或图案凹版内，随后将文字或图案复印到曲面上，再利用曲面将文字或图案转印至成型品表面，最后通过热处理或紫外线光照射等方法使油墨固化。

5、3D贴合

在手机平面的制造过程中，盖板选定之后就是贴合，即把盖板和下面面的触控、显示层整合在一起形成一个完整的膜组。3D贴合工艺，大体分为两种，一种是膜与盖板的贴合，也就是装饰方面的铁和工艺；一种是屏与玻璃盖板的贴合，属于功能性贴合。

除了手机外，3D玻璃还有诸多其他应用领域，其曲面特色也符合其他3C产品设计需求。3C产品设计如平板计算机，头戴式VR设、智能手表、智能手环等可穿戴式智能产品、车辆中控及便携式仪表盘等陆续出现3D造型产品，已经明确引导3D曲面玻璃发展方向。

本文转自：手机结构设计联盟

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