ZNAKOWANIE LASEROWE: Wybierz najlepszy laser do swojego zastosowania

TowerMarkX_shadow_less_WEB-1 Znakowanie laserowe: Wybierz najlepszy laser do swojego zastosowania

Obecnie istnieje wiele laserów do znakowania i można oznaczyć każdy rodzaj materiału. O ile kilka lat temu istniały ograniczenia w zakresie jakości i asortymentu materiałów, na które można nanieść oznaczenia, to dzisiaj wygląda to zupełnie inaczej.
W zależności od rodzaju materiału i oczekiwanego efektu istnieje odpowiedni marker laserowy.

 

Ze względu na dużą różnorodność możliwości wybór odpowiedniego lasera nie jest łatwy i stanowi wyzwanie dla wielu operatorów z branży. W tym artykule postaramy się przedstawić podstawowe aspekty, jakie należy uwzględnić przy wyborze markera laserowego, który ma spełnić nasze oczekiwania.

 

Najpierw musimy poznać parametry techniczne lasera i właściwości materiału, z którego wykonane są nasze elementy.

Przy wyborze przede wszystkim należy uwzględnić: rodzaj materiału, jakość znakowania, a także efekt estetyczny, jaki chcemy osiągnąć, oraz prędkość. Prędkość w przypadku samodzielnych markerów laserowych jest utożsamiana z czasem cyklu. Czas cyklu składa się z czasu potrzebnego na ukończenie przez element całej ścieżki znakowania, od wprowadzenia go do systemu do odczytu (w razie potrzeby) kodu 2D.

Najczęściej słyszymy o laserach włóknowych, Onda, UV oraz CO2. Każdy z nich jest dostosowany do konkretnego typu materiału. Ogólnie rzecz biorąc, wiemy, że laser włóknowy jest bardziej skuteczny w przypadku obróbki metali. Natomiast laser zielony jest bardziej odpowiedni w przypadku obróbki tworzyw sztucznych, tak samo jak słynny laser UV. 

Do nanoszenia oznaczeń na materiałach organicznych najczęściej wykorzystuje się laser CO2. W kategorii laserów włóknowych dostępne są również warianty technologiczne odpowiednie do określonych zastosowań. Mówimy o laserze MOPA i laserze pikosekundowym, przyjrzymy się im bliżej pod koniec artykułu.

Bardzo ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób materiał, na który ma zostać naniesione oznaczenie, pochłania światło lasera przy danej długości fali tego lasera. Materiały żelazne i nieżelazne wykazują optymalną absorpcję przy 1064 nm, podczas gdy metale szlachetne przy 355 i 532 nm. Tworzywa sztuczne pochłaniają również promieniowanie laserowe o większej długości fali.

Dlaczego laser?

Datamatrix-01 Znakowanie laserowe: Wybierz najlepszy laser do swojego zastosowania

Znakowanie laserowe stało się jedną z najskuteczniejszych i najbardziej wszechstronnych technologii do wykonywania oznaczeń estetycznych lub identyfikowalności na szerokiej gamie materiałów. Dzieje się tak dlatego, że laser oferuje najwyższą dokładność i szeroki zakres opcji dostosowywania, co pozwala na tworzenie wysokiej jakości oznaczeń o skomplikowanych szczegółach i długotrwałej czytelności. Ponadto znakowanie laserowe jest nieinwazyjne i nie uszkadza materiału bazowego, zapewniając czysty i profesjonalny rezultat.


Podstawową zaletą lasera do znakowania jest również możliwość znakowania różnych materiałów bez zmiany źródła, w szczególności za pomocą źródła światłowodowego MOPA mamy możliwość wykonywania kolorowych oznaczeń na metalach lub wykonywania rysunków i grafik (takich jak symbole i kody) na produktach z tworzyw sztucznych.


Z ekonomicznego punktu widzenia laser stanowi zaletę dzięki 100000 godzinom autonomii operacyjnej i całkowitemu brakowi materiałów eksploatacyjnych. Brak lakierów i farb wymagających wymiany i utylizacji przemawia na korzyść lasera z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju i ekologii.

Od jakich innych elementów zależy cena markera laserowego?

Podstawowym elementem do określenia ceny kompletnego systemu laserowego jest obecność lub brak jednego lub większej liczby akcesoriów. Mogą one mieć kluczowe znaczenie w reagowaniu na konkretne potrzeby znakowania, przemieszczania, odczytywania i klasyfikowania kodu.
Do głównych elementów niezbędnych do dokonania tej oceny z pewnością należą systemy wizyjne, systemy aspiracyjne i źródło lasera.

Systemy wizyjne

W dziedzinie znakowania laserowego istnieją różne systemy wizyjne, każdy dostosowany do specyficznych wymagań danego zastosowania. W tym artykule skupimy się na tych, które obecnie spełniają większość potrzeb w zakresie znakowania laserowego pod kątem identyfikowalności i estetyki. Wśród najpopularniejszych systemów wizyjnych znajdziemy system wizyjny TTL (Through The Lens), który jest idealnym rozwiązaniem zarówno do centrowania znakowania na małych częściach, jak i do ponownego odczytu kodów 2D (DMX, QR) z bardzo dużą prędkością bez poruszania laserem lub kamerą. System wyposażony w kamerę boczną zapewnia szerokie pole widzenia w porównaniu z systemem TTL, zachowując wszystkie jego cechy bez zmian. W takiej sytuacji program automatycznie przesuwa osie, aby wyrównać kamerę z polem znakowania.

Odciąg

Znakowanie laserowe i grawerowanie laserowe to dwa procesy, które wywołują fizykochemiczną modyfikację materiałów, na których są wykonywane. W szczególności znakowanie laserowe powoduje stopienie materiału, podczas gdy grawerowanie laserowe go rozpuszcza. W obu przypadkach do środowiska uwalniane są mikrocząstki, które zwykle nie są widoczne gołym okiem. Na przykład ludzkie oko może dostrzec cząstki o wielkości do około 20 mikronów. Dla porównania, ziarnko piasku mierzy około 100 mikronów, ludzkie włosy 70 mikronów, a pyłki około 10. Znaczenie systemów ssących w maszynach do znakowania laserowego jest kluczowe, aby zapobiec kontaktowi gazów wytwarzanych podczas procesu laserowego z otoczeniem i ludźmi, ponieważ długotrwałe narażenie może być toksyczne i powodować poważne uszkodzenia układu oddechowego. Na szczęście istnieją systemy ssące specjalnie zaprojektowane, aby zapobiegać takim problemom, zapewniając zdrowe i czyste środowisko pracy.

Typ lasera

Źródłami lasera mogą być światłowód, CO2, UV lub zielone. Najbardziej uniwersalnymi i popularnymi laserami na rynku są lasery światłowodowe, takie jak wspomniane wcześniej MOPA, które od swojej standardowej wersji różnią się zmiennym impulsem. Laser Picosecondo, z rodziny laserów światłowodowych, jest jednym z najdroższych na rynku, ze względu na swoją szybkość (3-krotnie wyższą od średniej) i niewyczuwalność. Ponieważ znakowanie jest bezdotykowe i nieodblaskowe, laser ten jest szczególnie stosowany w świecie sprzętu medycznego i sprzętu gospodarstwa domowego. Zielony laser jest idealny do znakowania tworzyw sztucznych, ponieważ może tworzyć trwałe ślady i logo bez przypaleń i smug. Laser UV to bardzo drogi laser, idealny do znakowania delikatnych komponentów lub trudniejszych tworzyw sztucznych. Natomiast laser CO2 jest używany do znakowania materiałów organicznych, takich jak drewno i bambus. W takim przypadku konieczna jest obecność akcesorium, takiego jak odkurzacz.

Technologie laserowe

Laser Nd: YAG został wprowadzony na rynek prawie 30 lat temu i jest chyba najbardziej znanym laserem w branży. Tę popularność zawdzięcza swoim wielu zastosowaniom. Pierwotnie lasery te były pompowane z wykorzystaniem lamp elektronowych. Wraz z postępem techniki lampy zostały zastąpione przez diody. Systemy oparte na diodach są solidne i charakteryzują się długą żywotnością. Zaletą laserów Nd: YAG jest jakość wiązki laserowej. Zapewnia ją mały rozmiar plamki. Ta cecha w powiązaniu z krótkimi impulsami daje wysoką moc szczytową, co może być przydatne przy głębokim grawerowaniu, umożliwiając wykonywanie ostrych i wyraźnych znaków z zastosowaniem małej czcionki.

Laser wanadowy może emitować do trzech różnych długości fal: 1064, 532 (laser zielony) i 355 nm (laser niebieski). Lasery wanadowe są również pompowane diodowo i są szczególnie przydatne w procesie ablacji, a także do zastosowań w obszarach o dużej emisji ciepła. Jednym z głównych obszarów zastosowań lasera wanadowego są oznaczenia typu Day&Night. W tym przypadku laser usuwa powłokę powierzchni elementu (zwykle są to wewnętrzne przyciski samochodów), odsłaniając znajdującą się pod nimi powierzchnię i tworząc w ten sposób oznaczenie przycisku. Są to przyciski podświetlane. Ich efekt wizualny wszyscy doskonale znamy z przycisków stereo, okien czy klimatyzacji w samochodach.

illuminatore Znakowanie laserowe: Wybierz najlepszy laser do swojego zastosowania

Wraz z pojawieniem się laserów włóknowych nastąpiła prawdziwa rewolucja w świecie laserów i znakowania. Laser włóknowy stał się protagonistą w każdym zastosowaniu. Został przetestowany i udoskonalony tak, aby sprostać niemal każdemu zapotrzebowaniu na rynku. Jego skuteczność jest zauważalna przede wszystkim w przypadku znakowania laserowego metali. Należy pamiętać, że moc wyjściowa wszystkich laserów półprzewodnikowych spada wraz z upływem czasu, ale system można skalibrować tak, aby utrzymywać moc lasera na poziomie, jaki miał w chwili wyprodukowania. Pozwoli to na zachowanie tej samej jakości i szybkości znakowania, jakie miał z chwilą wprowadzenia do produkcji.

Długość fali lasera włóknowego wynosi 1064 µm i charakteryzuje się niezwykle małą średnicą punktu skupienia. Zapewnia to natężenie 100-krotnie większe niż w przypadku laserów CO2, przy tej samej średniej mocy wyjściowej.

Właściwości promienia

Wiązka gaussowska charakteryzuje się wielkością M² równą 1 i pozwala uzyskać mniejszą plamkę, w zależności od długości fali i zastosowanej optyki. Najlepszą jakość możliwej wiązki w systemach znakowania laserowego Nd: YAG i wanadowego cechuje wartość M² wynosząca 1,2. Systemy bazujące na laserach włóknowych określa wartość M²  równa 1,7. To oznacza większy rozmiar plamki i niższą gęstość mocy. Lepsza jakość wiązki to cieńsze linie, ostrzejsze kontury, wyższa prędkość znakowania (ze względu na wyższą gęstość mocy) i głębsze nacinanie.

Częstotliwość powtarzania impulsów

Lasery YAG i wanadowe znacznie różnią się od laserów włóknowych pod względem mocy szczytowej i pasma częstotliwości powtarzania impulsów. Czas trwania impulsu można regulować w przypadku określonych systemów z zastosowaniem laserów włóknowych, takich jak laser MOPA.

Zastosowania

Najpopularniejsze terminy związane ze znakowaniem laserowym to: grawerowanie, wyżarzanie, ablacja selektywna i usuwanie powierzchni. W zależności od zastosowania i materiału jeden laser jest bardziej odpowiedni niż inne. Przykładowo, w przypadku części typu Day&Night laser wanadowy może doskonale się sprawdzić. Proces usuwania powierzchni jest odpowiedni z punktu widzenia cech tego lasera, czyli krótkich impulsów i wysokiej częstotliwości powtarzania. Odpowiednia prędkość to kluczowy element, który pozwala uniknąć spalenia części z tworzywa sztucznego. Ablacja jest to również powszechnie stosowany proces w znakowaniu laserowym anodowanego aluminium.

Inne, bardzo popularne zastosowanie, w którym laser włóknowy jest szczególnie skuteczny to wyżarzanie na przyrządach medycznych. Zazwyczaj są one wykonane ze stali nierdzewnej i tytanu. Oczywiście, mówimy o wszystkich produktach, takich jak protezy, narzędzia chirurgiczne i dentystyczne. Wysoka moc szczytowa lasera pikosekundowego w tym przypadku idealnie sprawdza się w celu uzyskania czarnego i wyraźnego oznakowania.


Odporność tego znakowania laserowego na pasywację i korozję, będące efektem stosowania agresywnych środków, ma większe znaczenie niż w innych przypadkach. Jest to ważne, gdyż zadaniem oznakowania laserowego jest wskazanie chirurgowi istotnych informacji dotyczących wymiarów danego elementu. Kolejną cechą, która wyróżnia laser pikosekundowy wśród innych produktów w przypadku zastosowań medycznych, jest brak efektu odblaskowego.

Wybierz marker laserowy

Z roku na rok świat laserów i znakowania będzie się rozwijał i ewoluował. Zmieniające się potrzeby środowiska produkcyjnego i wymagania rynku wymuszą transformację technologii. Niezwykle ważny jest wybór dostawcy rozwiązania w zakresie znakowania laserowego – bogata oferta to możliwość popełnienia błędu. Poleganie na profesjonalistach oznacza również korzystanie z rad ekspertów, którzy wiedzą, jak dopasować ofertę do potrzeb klienta, a nie odwrotnie.

Już od 30 lat firma LASIT specjalizuje się w dziedzinie dostosowywania systemów laserowych. Od mechaniki do oprogramowania – spełniamy wszystkie wymagania i chronimy interesy naszych klientów w każdym możliwym zakresie. Tutaj możesz znaleźć artykuł zawierający 10 wskazówek, które przygotowaliśmy w celu ułatwienia wyboru markera laserowego.

Podobał Ci się ten artykuł?
Udostępnij to