Čo je to laserový značkovací stroj?
Laserové značenie je metóda na označovanie rôznych druhov predmetov pomocou lasera. Princíp laserového značenia spočíva v tom, že laserový lúč nejakým spôsobom upravuje optický vzhľad povrchu, na ktorý dopadá. Môže k tomu dôjsť prostredníctvom rôznych mechanizmov:
1. Ablácia materiálu (laserové gravírovanie); niekedy odstránenie nejakej farebnej povrchovej vrstvy.
2. Tavenie kovu, čím sa upravuje štruktúra povrchu.
3. Mierne horenie (karbonizácia) napr. papiera, lepenky, dreva alebo polymérov.
4. Transformácia (napr. bielenie) pigmentov (priemyselné laserové prísady) v plastovom materiáli.
5. Expanzia polyméru, ak sa napr. odparí nejaká prísada.
6. Vytváranie povrchových štruktúr, ako sú malé bubliny.
Skenovaním laserového lúča (napr. 2 pohyblivými zrkadlami) je možné rýchlo písať písmená, symboly, čiarové kódy a inú grafiku pomocou vektorového alebo rastrového skenovania. Ďalšou metódou je použitie masky, ktorá je zobrazená na obrobku (označenie projekciou, označenie maskou). Táto metóda je jednoduchá a rýchlejšia (použiteľná aj pri pohybujúcich sa obrobkoch), ale menej flexibilná ako skenovanie.
"Laser marking" znamená označovanie alebo označovanie obrobkov a materiálov laserovým lúčom. V tomto ohľade sa rozlišujú rôzne procesy, ako je gravírovanie, odstraňovanie, farbenie, žíhanie a penenie. V závislosti od materiálu a požiadavky na kvalitu má každý z týchto postupov svoje výhody a nevýhody.
Ako funguje laserový značkovací stroj?
Základy laserovej technológie
Všetky lasery sa skladajú z 3 komponentov:
1. Externý zdroj čerpadla.
2. Aktívne laserové médium.
3. Rezonátor.
Zdroj pumpy vedie externú energiu do lasera.
Aktívne laserové médium sa nachádza na vnútornej strane lasera. V závislosti od konštrukcie môže laserové médium pozostávať zo zmesi plynov (CO2 laser), z kryštálového tela (YAG laser) alebo sklenených vlákien (vláknový laser). Keď sa energia privádza do laserového média cez čerpadlo, vyžaruje energiu vo forme žiarenia.
Aktívne laserové médium sa nachádza medzi 2 zrkadlami, „rezonátor“. Jedno z týchto zrkadiel je jednosmerné. Žiarenie aktívneho laserového média sa v rezonátore zosilňuje. Zároveň cez jednosmerné zrkadlo môže rezonátor opustiť len určité žiarenie. Toto združené žiarenie je laserové žiarenie.
Výhody laserového značkovacieho stroja
Vysoko presné značenie pri konštantnej kvalite
Vďaka vysokej presnosti laserového značenia bude aj veľmi jemná grafika, 1-bodové písma a veľmi malé geometrie jasne čitateľné. Značenie laserom zároveň zaisťuje neustále vysokokvalitné výsledky.
Vysoká rýchlosť značenia
Laserové značenie je jedným z najrýchlejších procesov značenia dostupných na trhu. To vedie k vysokej produktivite a nákladovým výhodám počas výroby. V závislosti od štruktúry a veľkosti materiálu je možné na ďalšie zvýšenie rýchlosti použiť rôzne laserové zdroje (napr. vláknové lasery) alebo laserové stroje (napr. galvo lasery).
Odolné označenie
Laserové leptanie je trvalé a zároveň odolné voči oderu, teplu a kyselinám. V závislosti od nastavenia parametrov lasera je možné označiť aj určité materiály bez poškodenia povrchu.
Aplikácie laserových značkovacích strojov
Laserový značkovací stroj má širokú škálu aplikácií:
1. Pridávanie čísel dielov, dátumov spotreby a podobne na obaly potravín, fľaše atď.
2. Pridanie sledovateľných informácií na kontrolu kvality.
3. Označenie dosiek plošných spojov (PCB), elektronických súčiastok a káblov.
4. Tlač loga, čiarových kódov a iných informácií o produktoch.
V porovnaní s inými technológiami značenia, ako je atramentová tlač a mechanické značenie, má laserové značenie množstvo výhod, ako sú veľmi vysoké rýchlosti spracovania, nízke prevádzkové náklady (bez použitia spotrebného materiálu), konštantne vysoká kvalita a trvanlivosť výsledkov, predchádzanie kontaminácii, schopnosť písať veľmi malé prvky a veľmi vysoká flexibilita v automatizácii.
Plastové materiály, drevo, kartón, papier, koža a akryl sú často označené relatívne nízkym výkonom CO2 lasery. Pre kovové povrchy sú tieto lasery menej vhodné kvôli malej absorpcii pri ich dlhých vlnových dĺžkach (okolo 10 μm); Vhodnejšie sú vlnové dĺžky lasera, napr. v oblasti 1 μm, aké je možné získať napr. pomocou lampou alebo diódou čerpaných Nd:YAG laserov (typicky Q-switched) alebo vláknových laserov. Typické výkony laserov používané na značenie sú rádovo 10 až 100 W. Výhodné môžu byť kratšie vlnové dĺžky, ako napríklad 532 nm, získané zdvojnásobením frekvencie YAG laserov, ale takéto zdroje nie sú vždy ekonomicky konkurencieschopné. Na značenie kovov, ako je zlato, ktoré má príliš nízku absorpciu v spektrálnej oblasti 1 μm, sú nevyhnutné krátke vlnové dĺžky lasera.
Kovy
Nehrdzavejúca oceľ, hliník, zlato, striebro, titán, bronz, platina či meď
Laser slúži dobre už mnoho rokov, najmä pokiaľ ide o laserové gravírovanie a laserové značenie kovov. Laserom je možné presne, čitateľne a rýchlo označiť nielen mäkké kovy, ako je hliník, ale aj oceľ alebo veľmi tvrdé zliatiny. Pri určitých kovoch, ako sú napríklad zliatiny ocele, je dokonca možné realizovať značenie odolné voči korózii bez poškodenia povrchovej štruktúry pomocou žíhacieho značenia. Výrobky vyrobené z kovu sú označované laserom v širokej škále priemyselných odvetví.
Plasty
Polykarbonát (PC), Polyamid (PA), Polyetylén (PE), Polypropylén (PP), Kopolymér akrylonitrilbutadién styrénu (ABS), Polyimid (PI), Polystyrén (PS), Polymetylmetakrylát (PMMA), Polyester (PES)
Plasty môžu byť označené alebo gravírované laserom rôznymi spôsobmi. S vláknovým laserom môžete označiť mnoho rôznych komerčne používaných plastov, ako je polykarbonát, ABS, polyamid a mnohé ďalšie s trvalou, rýchlou a kvalitnou povrchovou úpravou. Vďaka krátkym prípravným časom a flexibilite, ktorú ponúka značkovací laser, môžete ekonomicky označovať aj malé veľkosti sérií.
Organické materiály
Organické materiály vyžadujú špeciálne riešenia, aby sa im zabezpečilo trvalé označenie s jasnými obrysmi. Naši odborníci vyvíjajú laserové značkovacie systémy, ktoré dokonale spĺňajú túto požiadavku. Systémy, ktorých intenzitu je možné regulovať tak, aby sa tvorba tepla udržala v požadovaných medziach.
Sklo a keramika
Materiály ako sklo a keramika kladú prísne požiadavky na našich zákazníkov a odvetvia, v ktorých pôsobia. STYLECNC vyvinula technológiu schopnú aplikovať na sklo vysokokontrastné značenie bez trhlín.
Rôzne procesy laserového značkovacieho stroja
Značenie žíhaním
Žíhacie značenie je špeciálny typ laserového leptania kovov. Tepelný účinok laserového lúča spôsobuje oxidačný proces pod povrchom materiálu, čo vedie k zmene farby na kovovom povrchu.
Počas laserového gravírovania sa povrch obrobku roztaví a odparí laserom. Následne laserový lúč odstráni materiál. Takto vytvorený dojem v povrchu je rytina.
Vybratie
Počas odstraňovania laserový lúč odstraňuje vrchné nátery nanesené na substrát. Kontrast sa vytvára v dôsledku rôznych farieb vrchného náteru a podkladu. Medzi bežné materiály, ktoré sú laserom označované spôsobom úberu materiálu, patrí eloxovaný hliník, potiahnuté kovy, fólie a fólie alebo lamináty.
penenie
Počas penenia laserový lúč roztaví materiál. Pri tomto procese vznikajú v materiáli bublinky plynu, ktoré difúzne odrážajú svetlo. Označenie tak bude svetlejšie ako oblasti, ktoré neboli vyleptané. Tento typ laserového značenia sa používa hlavne na tmavé plasty.
Karbonizácia
Karbonizácia umožňuje silné kontrasty na svetlých povrchoch. Počas procesu karbonizácie laser zahrieva povrch materiálu (minimálne 100°C) a uvoľňuje sa kyslík, vodík alebo kombinácia oboch plynov. Čo zostalo, je stmavená oblasť s vyššou koncentráciou uhlíka.
Karbonizáciu možno použiť pre polyméry alebo biopolyméry, ako je drevo alebo koža. Pretože karbonizácia vždy vedie k tmavým škvrnám, kontrast na tmavých materiáloch bude skôr minimálny.
Farebné gravírovanie je proces označovania, ktorý využíva vláknový laserový zdroj MOPA na označenie farby na kovovom povrchu, ako je nehrdzavejúca oceľ, titán atď. MOPA označuje konfiguráciu pozostávajúcu z hlavného lasera (alebo zárodočného lasera) a optického zosilňovača na zvýšenie výstupného výkonu.
3D značkovanie
3D laserový značkovací systém je prostredníctvom softvérového ovládania optických rozšírených lúčových šošoviek v smere optickej osi vysokorýchlostný vratný pohyb, dynamické nastavenie ohniskovej vzdialenosti laserového lúča, vďaka čomu je ohnisko na rôznych miestach na povrchu obrobku rovnomerné, aby sa realizoval 3D povrch, presnosť povrchu laserového spracovania.
