Czym jest maszyna do znakowania laserowego?
znakowanie laserowe jest metodą etykietowania różnych rodzajów obiektów za pomocą lasera. Zasada znakowania laserowego polega na tym, że wiązka lasera w jakiś sposób modyfikuje wygląd optyczny powierzchni, w którą uderza. Może to nastąpić poprzez różne mechanizmy:
1. Ablacja materiału (grawerowanie laserowe); czasami usunięcie kolorowej warstwy powierzchniowej.
2. Topienie metalu i tym samym modyfikowanie struktury powierzchni.
3. Lekkie spalanie (karbonizacja) np. papieru, tektury, drewna lub polimerów.
4. Przemiana (np. wybielanie) pigmentów (przemysłowych dodatków laserowych) w tworzywie sztucznym.
5. Rozszerzanie się polimeru, np. w przypadku odparowania jakiegoś dodatku.
6. Tworzenie struktur powierzchniowych w postaci małych pęcherzyków.
Skanując wiązkę lasera (np. za pomocą 2 ruchomych luster), można szybko pisać litery, symbole, kody kreskowe i inne grafiki, używając skanowania wektorowego lub rastrowego. Inną metodą jest użycie maski, która jest obrazowana na obrabianym przedmiocie (oznaczenie projekcyjne, oznaczenie maski). Ta metoda jest prosta i szybsza (można ją stosować nawet w przypadku ruchomych obrabianych przedmiotów), ale mniej elastyczna niż skanowanie.
„Laser marking” oznacza znakowanie lub etykietowanie przedmiotów obrabianych i materiałów za pomocą wiązki laserowej. W tym zakresie rozróżnia się różne procesy, takie jak grawerowanie, usuwanie, barwienie, wyżarzanie i spienianie. W zależności od materiału i wymagań jakościowych każda z tych procedur ma swoje zalety i wady.
Jak działa maszyna do znakowania laserowego?
Podstawy technologii laserowej
Wszystkie lasery składają się z 3 komponentów:
1. Zewnętrzne źródło pompowania.
2. Ośrodek czynny lasera.
3. Rezonator.
Źródło pompujące kieruje energię zewnętrzną do lasera.
Aktywne medium laserowe znajduje się wewnątrz lasera. W zależności od konstrukcji, medium laserowe może składać się z mieszanki gazowej (CO2 laser), ciała krystalicznego (laser YAG) lub włókien szklanych (laser światłowodowy). Kiedy energia jest dostarczana do ośrodka laserowego przez pompę, emituje energię w postaci promieniowania.
Aktywny ośrodek laserowy znajduje się między 2 lustrami, „rezonatorem”. Jedno z tych luster jest lustrem weneckim. Promieniowanie aktywnego ośrodka laserowego jest wzmacniane w rezonatorze. Jednocześnie tylko pewne promieniowanie może opuścić rezonator przez lustro weneckie. To spiętrzone promieniowanie jest promieniowaniem laserowym.
Zalety maszyny do znakowania laserowego
Wysoka precyzja znakowania przy stałej jakości
Dzięki wysokiej precyzji znakowania laserowego nawet bardzo delikatne grafiki, czcionki 1-punktowe i bardzo małe geometrie będą wyraźnie czytelne. Jednocześnie znakowanie laserowe zapewnia stałe, wysokiej jakości rezultaty.
Wysoka prędkość znakowania
Znakowanie laserowe jest jednym z najszybszych procesów znakowania dostępnych na rynku. Zapewnia to wysoką wydajność i korzyści finansowe podczas produkcji. W zależności od struktury i rozmiaru materiału, różne źródła lasera (np. lasery światłowodowe) lub maszyny laserowe (np. lasery galvo) mogą być używane w celu dalszego zwiększenia prędkości.
Trwałe znakowanie
Trawienie laserowe jest trwałe, a jednocześnie odporne na ścieranie, ciepło i kwasy. W zależności od ustawień parametrów lasera, niektóre materiały można również znakować bez uszkadzania powierzchni.
Zastosowania maszyn do znakowania laserowego
Maszyna do znakowania laserowego ma ogromną różnorodność zastosowań:
1. Dodawanie numerów części, dat przydatności do spożycia itp. na opakowaniach żywności, butelkach itp.
2. Dodanie informacji umożliwiających śledzenie w celu kontroli jakości.
3. Oznaczanie płytek drukowanych (PCB), podzespołów elektronicznych i kabli.
4. Drukowanie logo, kodów kreskowych i innych informacji na produktach.
W porównaniu z innymi technologiami znakowania, takimi jak drukowanie atramentowe i znakowanie mechaniczne, znakowanie laserowe ma szereg zalet, takich jak bardzo duża prędkość przetwarzania, niskie koszty eksploatacji (brak stosowania materiałów eksploatacyjnych), stale wysoka jakość i trwałość wyników, zapobieganie zanieczyszczeniom, możliwość zapisywania bardzo małych cech oraz bardzo duża elastyczność w automatyzacji.
Materiały plastikowe, drewno, tektura, papier, skóra i akryl są często znakowane stosunkowo niską mocą CO2 lasery. W przypadku powierzchni metalowych lasery te są mniej odpowiednie ze względu na małą absorpcję przy ich długich falach (około 10 μm); bardziej odpowiednie są długości fal laserowych, np. w obszarze 1 μm, jakie można uzyskać np. za pomocą laserów Nd:YAG pompowanych lampą lub diodą (zwykle Q-switched) lub laserów światłowodowych. Typowe moce laserów stosowane do znakowania są rzędu 10 do 100 W. Krótsze długości fal, takie jak 532 nm, takie jak uzyskane przez podwojenie częstotliwości laserów YAG, mogą być korzystne, ale takie źródła nie zawsze są konkurencyjne ekonomicznie. Do znakowania metali, takich jak złoto, które ma zbyt niską absorpcję w obszarze widmowym 1 μm, niezbędne są krótkie długości fal laserowych.
Przemysł metalowy
Stal nierdzewna, aluminium, złoto, srebro, tytan, brąz, platyna lub miedź
Laser sprawdza się od wielu lat, szczególnie w przypadku grawerowania laserowego i znakowania laserowego metali. Nie tylko miękkie metale, takie jak aluminium, ale także stal lub bardzo twarde stopy mogą być znakowane dokładnie, czytelnie i szybko za pomocą lasera. W przypadku niektórych metali, takich jak stopy stali, możliwe jest nawet wykonanie oznaczeń odpornych na korozję bez uszkadzania struktury powierzchni za pomocą znakowania przez wyżarzanie. Produkty wykonane z metalu są znakowane laserami w szerokim zakresie branż.
Tworzywa sztuczne
Poliwęglan (PC), poliamid (PA), polietylen (PE), polipropylen (PP), kopolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy (ABS), poliimid (PI), polistyren (PS), polimetakrylan metylu (PMMA), poliester (PES)
Tworzywa sztuczne można znakować lub grawerować laserowo na wiele sposobów. Za pomocą lasera światłowodowego można znakować wiele różnych komercyjnie używanych tworzyw sztucznych, takich jak poliwęglan, ABS, poliamid i wiele innych, z trwałym, szybkim, wysokiej jakości wykończeniem. Dzięki krótkim czasom ustawiania i elastyczności, jakie oferuje laser znakujący, można ekonomicznie znakować nawet małe partie.
Materiały organiczne
Materiały organiczne wymagają specjalnych rozwiązań, aby zapewnić im trwałe oznaczenia z wyraźnymi konturami. Nasi eksperci opracowują systemy znakowania laserowego, które doskonale spełniają to wymaganie. Systemy, których intensywność można kontrolować, aby utrzymać generację ciepła w pożądanych granicach.
Szkło i Ceramika
Materiały takie jak szkło i ceramika stawiają naszym klientom i branżom, w których działają, rygorystyczne wymagania. W tym celu STYLECNC opracowała technologię umożliwiającą nanoszenie na szkło oznaczeń o wysokim kontraście i bez pęknięć.
Różne procesy maszyny do znakowania laserowego
Znakowanie wyżarzania
Znakowanie przez wyżarzanie to specjalny rodzaj trawienia laserowego metali. Efekt cieplny wiązki laserowej powoduje proces utleniania pod powierzchnią materiału, co skutkuje zmianą koloru na powierzchni metalu.
Podczas grawerowania laserowego powierzchnia przedmiotu obrabianego jest topiona i odparowywana za pomocą lasera. W rezultacie wiązka lasera usuwa materiał. Powstały w ten sposób odcisk na powierzchni jest grawerunkiem.
Usuwanie
Podczas usuwania wiązka lasera usuwa warstwy wierzchnie nałożone na podłoże. Kontrast powstaje w wyniku różnych kolorów warstwy wierzchniej i podłoża. Typowe materiały, które są znakowane laserowo poprzez usuwanie materiału, obejmują anodowane aluminium, powlekane metale, folie i filmy lub laminaty.
Pieniący się
Podczas spieniania wiązka lasera topi materiał. Podczas tego procesu w materiale powstają pęcherzyki gazu, które odbijają światło rozproszone. Oznaczenie będzie więc jaśniejsze niż obszary, które nie zostały wytrawione. Ten rodzaj znakowania laserowego jest stosowany głównie w przypadku ciemnych tworzyw sztucznych.
Karbonizacja
Karbonizacja umożliwia uzyskanie mocnych kontrastów na jasnych powierzchniach. Podczas procesu karbonizacji laser nagrzewa powierzchnię materiału (minimum 100° C), a tlen, wodór lub kombinacja obu gazów są emitowane. Pozostaje zaciemniony obszar o wyższym stężeniu węgla.
Karbonizacja może być stosowana do polimerów lub biopolimerów, takich jak drewno lub skóra. Ponieważ karbonizacja zawsze prowadzi do ciemnych plam, kontrast na ciemnych materiałach będzie raczej minimalny.
Grawerowanie kolorowe to proces znakowania, w którym wykorzystuje się źródło lasera światłowodowego MOPA do nanoszenia koloru na powierzchnię metalu, np. stal nierdzewną, tytan itp. MOPA odnosi się do konfiguracji składającej się z lasera głównego (lub lasera początkowego) i wzmacniacza optycznego zwiększającego moc wyjściową.
3D Cechowanie
3D system znakowania laserowego odbywa się za pomocą sterowania oprogramowaniem optycznej rozszerzonej soczewki wiązki w kierunku osi optycznej, szybkiego ruchu posuwisto-zwrotnego, dynamicznej regulacji ogniskowej wiązki laserowej, dzięki czemu ognisko w różnych miejscach na powierzchni przedmiotu obrabianego pozostaje jednolite, co pozwala na realizację 3D powierzchnia, precyzja powierzchni uzyskana w wyniku obróbki laserowej.
