Marcarea cu laser descrie procesul de iimprimare a materialelor cu ajutorul tehnologiei laser. Un fascicul laser focalizat este ghidat peste componenta care urmează să fie marcată. Energia fasciculului laser care lovește componenta declanșează o reacție, lăsând în urmă un marcaj rezistent și permanent. În funcție de material, există numeroase posibilități de a genera contrastul necesar pe materialul de bază. Selectarea procesului de marcare potrivit pentru aplicații este crucială.
Laserele sunt clasificate în funcție de stările termodinamice agregate ale mediului laser. Un mediu laser este un material care este adecvat pentru generarea de fascicule laser prin emisie stimulată. Pe lângă sursa de pompare și rezonator, mediul laser are o influență decisivă asupra lungimii de undă, a puterii și a proprietăților impulsurilor laserului. Un mediu laser activ poate fi un mediu solid, un lichid sau un gaz. În funcție de proprietățile materialului care urmează să fie marcat, alegerea lungimii de undă și, prin urmare, a tipului de laser este crucială.
Laserele se diferențiază, de asemenea, în funcție de modul lor de funcționare. În timp ce laserele cu undă continuă emit o undă de lumină constantă cu aceeași intensitate, laserele cu impulsuri generează radiații pulsatorii care ating vârfuri de energie mai mari cu aceeași putere a laserului. Materialele metalice sunt, prin urmare, marcate în principal cu lasere cu impulsuri, deoarece necesită o densitate energetică mai mare. Materialele organice, pe de altă parte, sunt prelucrate cu fascicule laser continue.
Materialele de marcare sunt compuse diferit și, prin urmare, absorb doar anumite lungimi de undă. Astfel, marcarea unui material metalic necesită o lungime de undă diferită față de cea a unui material din lemn. Un laser generează o singură lungime de undă, astfel încât tipul de laser trebuie selectat în funcție de materialul care urmează să fie marcat.
| Yb: laser YAG | Laser CO₂ | Laser UV | |
|---|---|---|---|
| Tip de laser | |||
| Mediu laser | Mediu solid | Gaz | Lichid |
| Lungimea de undă a laserului | 1064 nm | 10,6 µm | 355 nm |
| Material care poate fi marcat | În special pentru marcarea cu contrast ridicat pe materiale plastice, oțel și aluminiu | Materiale nemetalice, cum ar fi lemnul, pielea, sticla sau piatra | În special pentru materiale sensibile |
Imprimanta TOPMARK NEO din portofoliul nostru folosește o tehnologie bazată pe laser cu fibră optică. Acesta este o formă specială de laser cu semiconductor. Elementele active din laserele bazate pe semiconductor sunt cristale dopate. În acest caz, ionii externi sunt încorporați în cristalul gazdă în diverse concentrații (dopare). Materialele comune de dopare sunt neodimiu, yterbiu, titaniu și erbiu. Elementul activ utilizat în TOPMARK NEO este o fibră de sticlă dopată cu ioni de iterbiu. Laserul pulsat cu fibră de iterbiu alimentează radiația de la mai multe diode laser de pompare într-o optică cu un singur cuplaj. După ce iese din secțiunea centrală a fibrei de sticlă dopată cu ioni de iterbiu, fasciculul laser intră într-o fibră optică. Un sistem optic special focalizează apoi radiația. Fasciculul laser, care este ghidat prin fibra activă a laserului, este amplificat datorită lungimii sale mari. De asemenea, laserele cu fibră optică oferă o eficiență electrică-optică ridicată și o calitate remarcabilă a fasciculului. Datorită lungimii de undă mai scurte, acest laser poate fi concentrat pe o suprafață mai mică și, prin urmare, obține o rezoluție mai mare decât un laser CO₂.
Gravarea cu laser se bazează pe impulsuri laser puternice. Densitatea de putere a impulsurilor laser este atât de mare încât materialul care urmează să fie prelucrat se topește și se vaporizează. În timpul gravării în material compact, fasciculul laser lovește suprafața materialului compact și creează o adâncitură, cunoscută sub numele de gravură, prin îndepărtarea materialului.
În cazul gravării cu îndepărtarea stratului superficial, marcajul este creat de contrastul dintre stratul superficial și materialul de bază care devine vizibil prin fasciculul laser. Acest proces este utilizat în mod obișnuit pentru aluminiu eloxat, straturi de vopsea sau folii speciale de marcare cu laser.
În cazul marcării prin răcire lentă, laserul aplică un strat de oxid pe materialul prelucrat. Culoarea stratului depinde de temperatură. Materialul nu este îndepărtat, astfel suprafața acestuia rămâne netedă și uniformă.
Acest proces creează un marcaj prin topirea materialului. Carbonizarea este potrivită pentru materialele plastice de culoare deschisă, deoarece materialul se închide la culoare. În schimb, prin spumare se formează mici bule de gaz în materialul plastic, care reflectă lumina și creează astfel marcaje de culoare deschisă pe materialele plastice închise la culoare.
După marcarea cu laser, pot fi decupate diferite forme de contur cu ajutorul fasciculului laser. Laserul îndepărtează materialul continuu de-a lungul unui contur dorit și separă complet piesa de prelucrat.
În timpul marcării cu laser se pot produce praf și gaze. Pentru a asigura o calitate ridicată și constantă, acestea trebuie îndepărtate din zona de procesare. Din motive de sănătate și siguranță, este necesară aspirarea adaptată în funcție de aplicație. Pentru a asigura cel mai înalt grad de aspirare, este esențială combinarea unor filtre din diverse clase.
În funcție de dimensiunile particulelor, filtrele se împart în:
În mod ideal, aerul din camera de procesare este prefiltrat cu ajutorul filtrelor de particule fine. În a doua etapă, sunt filtrate și particulele mici din aer, cu un filtru HEPA. În acest fel, se pot obține eficiențe de filtrare totale de peste 99,9 %.
