La siglatura a laser descrive il processo di siglatura dei materiali mediante la tecnologia laser. Nel processo un raggio laser viene focalizzato e portato sopra il componente da siglare. L'energia del raggio laser che colpisce il componente innesca una reazione, lasciando una siglatura resistente e permanente. A seconda del materiale, esistono diverse opzioni per la realizzazione del contrasto necessario rispetto al materiale di base. La scelta del processo di siglatura appropriato per la rispettiva applicazione è fondamentale.
I laser sono classificati in base agli stati termodinamici aggregati del loro mezzo laser. Un mezzo laser è il materiale adatto a generare raggi laser attraverso l'emissione stimolata. Oltre alla sorgente di pompaggio e al risonatore, il mezzo laser ha un'influenza decisiva sulla lunghezza d'onda, sulla potenza e sulle proprietà dell'impulso del laser. Un mezzo attivo al laser può essere un solido, un liquido o un gas. A seconda delle proprietà del materiale da siglare, è fondamentale la scelta della lunghezza d'onda e quindi del tipo di laser.
I laser si distinguono anche in base al loro modo operativo. Mentre i laser a onda continua emettono un'onda luminosa costante con la stessa intensità, i laser a impulsi generano una radiazione pulsante che raggiunge picchi di energia più elevati con la stessa potenza laser. I materiali metallici vengono quindi marcati principalmente da laser pulsati perché richiedono una maggiore densità di energia. I materiali organici, invece, vengono lavorati con fasci laser continui.
I materiali di siglatura sono composti in modo diverso e quindi assorbono solo determinate lunghezze d'onda. La siglatura di un materiale metallico richiede quindi una lunghezza d'onda diversa da quella di un materiale in legno. Un laser genera una singola lunghezza d'onda, quindi il tipo di laser deve essere selezionato in base al materiale da siglare.
| Yb: laser YAG | Laser CO₂ | Laser UV | |
|---|---|---|---|
| Tipo di laser | |||
| Mezzo laser | Stato solido | Gas | Liquido |
| Lunghezza d'onda del laser | 1064 nm | 10,6 µm | 355 nm |
| Materiale da siglare | Specialmente per siglature ad alto contrasto su plastica, acciaio e alluminio | Materiali non metallici come legno, pelle, vetro o pietra | Soprattutto per i materiali sensibili |
Il sistema di marcatura laser TOPMARK NEO della nostra gamma è un laser in fibra. Si tratta di una forma speciale di laser a stato solido. Il principio attivo nei laser a stato solido è costituito da vetri o cristalli "drogati". Qui gli ioni vengono incorporati nel cristallo ospite in diverse concentrazioni (drogaggio). Materiali di drogaggio tipici sono il neodimio, l'itterbio, il titanio e l'erbio. Il mezzo attivo del TOPMARK NEO è una fibra di vetro drogata con ioni di itterbio. Il laser pulsato in fibra di itterbio alimenta la radiazione di diversi diodi laser di pompa in un'ottica a singolo accoppiamento. Dopo essere uscito dalla sezione centrale della fibra di vetro drogata con ioni di itterbio, il raggio laser entra in una fibra ottica. Uno speciale sistema ottico focalizza quindi la radiazione. La radiazione laser, guidata attraverso la fibra laser attiva, subisce un'amplificazione molto elevata grazie alla sua lunghezza altrettanto elevata. I laser in fibra ottica offrono inoltre un'elevata efficienza elettrico-ottica e un'eccezionale qualità del fascio. Per la ridotta lunghezza d'onda, questo laser può essere concentrato su superfici di piccole dimensioni, raggiungendo una risoluzione più elevata rispetto al laser CO₂.
L'incisione laser si basa su potenti impulsi laser. La densità di potenza degli impulsi laser è così elevata che il materiale da trattare si fonde ed evapora. Quando si incide un materiale solido, il raggio laser colpisce la superficie del materiale solido e la rimuove creando un avvallamento, la cosiddetta incisione.
Nell'incisione con asportazione dello strato di rivestimento, la siglatura è creata dal contrasto tra lo strato di rivestimento e il materiale di base che diventa visibile attraverso il raggio laser. Questo processo è tipicamente utilizzato per l'alluminio anodizzato, gli strati di vernice o pellicole speciali per la marcatura laser.
Con la siglatura per brunitura, il laser applica uno strato di ossido al materiale. Il colore dello strato dipende della temperatura. Con questo metodo non viene rimosso alcun materiale, la superficie del componente da siglare rimane liscia e uniforme.
Questo processo crea una siglatura attraverso la fusione del materiale. La carbonizzazione è adatta alle plastiche di colore chiaro, in quanto scurisce il materiale. Al contrario, la schiumatura forma piccole bolle di gas nella plastica che riflettono la luce, creando siglature chiare su plastiche scure.
Dopo la marcatura laser, è possibile ritagliare varie forme di contorno utilizzando il raggio laser. Il laser asporta il materiale lungo tutto il profilo desiderato e taglia completamente il pezzo.
Durante la siglatura a laser si possono creare polveri e gas che devono essere rimossi dal luogo in cui si effettua la siglatura per garantire una buona qualità dell'aria. Un sistema di aspirazione è necessario anche per motivi di sicurezza sul luogo di lavoro e deve essere adeguato al tipo di applicazione. Per poter garantire un grado di aspirazione il più possibile elevato, è consigliabile utilizzare una combinazione di filtri di classi diverse.
I filtri si distinguono in base alle dimensioni delle particelle:
L'ideale sarebbe filtrare a priori l'aria nel luogo in cui viene eseguita la lavorazione con diversi filtri per polveri sottili. In un secondo momento, anche le particelle più piccole verranno filtrate dall'aria con un filtro HEPA. In questo modo è possibile raggiungere un grado di separazione complessivo del 99,9%.
