Minden, amit a fém és műanyag lézeres jelölőgépeiről tudni kell

Láttál már ilyen tartós, éles jelöléseket mindenen, a sebészeti eszközöktől az okostelefon-tokokig. Nem fakulnak ki, nem karcolódnak le és nem kopnak el. Ez a lézeres jelölés működés közben, és sokkal könnyebben elérhető, mint a legtöbb gyártó gondolja.

A megfelelő lézeres jelölőgép akár 60%-kal is csökkentheti a termelési költségeket a hagyományos módszerekhez képest. De itt a bökkenő: ha rosszul választ, több tízezer dollárt pazarol el olyan berendezésekre, amelyek nem tudják kezelni az anyagait. Most mindent elmagyarázunk, amit tudnia kell.

Hogyan működik a lézeres jelölés különböző anyagokon

A lézeres jelölés megégeti, megolvasztja vagy kémiailag megváltoztatja az anyag felületét, így tartós jeleket hoz létre. A folyamat egyszerűnek hangzik, de nem az.

A különböző anyagok vadul eltérő módon reagálnak a lézerenergiára. A fémek elnyelik a hőt és oxidálódnak , kontrasztos jeleket hozva létre színváltozások vagy felületi maratás révén. Képzeljük el ezt úgy, mint a mikroszkopikus sebességgel történő, szabályozott rozsdásodást. A műanyagok ezzel szemben egy habosításnak vagy karbonizációnak nevezett folyamaton mennek keresztül, ahol a lézerenergia felbontja a molekuláris kötéseket és megváltoztatja az anyag szerkezetét.

Az igazi varázslat a hullámhossz szintjén történik.

A fémjelöléshez szálas lézeres jelölőgépet (jellemzően 1064 nm hullámhosszon) használnak, amelyet a fémek hatékonyan elnyelnek. A lézersugár felmelegíti a felületet, oxidációt vagy lágyulást okozva, ami sötét foltokat hoz létre a könnyűfémeken, vagy világos foltokat a sötét fémeken. A rozsdamentes acél feketévé válik. Az alumínium fehér vagy szürke marad. A mélység ritkán haladja meg a 0,001 hüvelyket, de a jelölés örökké tart.

A műanyagjelölés más megközelítést igényel. A CO2 lézeres jelölőgép (10 600 nm hullámhosszon) a legtöbb műanyag esetében a legmegfelelőbb, mivel ezt a hullámhosszt a szerves anyagok elnyelik. A lézer kontrasztot hoz létre a következők révén:

● Habzás – Gázbuborékok képződnek a felület alatt, világosabb foltokat hozva létre

● Elszenesedés – Az anyag enyhén ég, sötétebb foltokat okozva

● Színváltozás – Egyes műanyagok színe felületi károsodás nélkül változik

Itt számít az anyagösszetétel. Az ABS gyönyörűen habosodik, kiemelkedő fehér foltokat hozva létre. A polikarbonát elszenesedik, sötétedik. Az akril mindkettőt megteheti a beállításoktól függően.

Egyes műanyagok kifejezetten lézerekkel reagáló adalékanyagokat tartalmaznak. Ezek a „lézerérzékeny” anyagok alacsonyabb teljesítménybeállításokon is tisztán jelölnek, akár 40%-kal csökkentve a gyártási időt.

Lézeres jelölőgépek típusai

Három fő lézertípus uralja a jelölőipart. Mindegyiknek megvannak az erősségei, amelyek tökéletessé teszik őket bizonyos anyagokhoz és alkalmazásokhoz.

A fémjelölés világát szálas lézeres jelölőgépek uralják. 1064 nm hullámhosszú sugarat generálnak egy ritkaföldfémekkel, például itterbiummal adalékolt optikai szálon keresztül. Ezek a gépek gyorsabban és mélyebben jelölik a fémeket, mint bármely alternatíva. Megtalálhatók autógyárakban, repülőgépipari létesítményekben és orvostechnikai eszközök gyártóinál.

Az előnyök gyorsan összeadódnak. A szálas lézeres jelölőgépek szinte semmilyen karbantartást nem igényelnek (nincsenek beállítandó tükrök, nincsenek utántöltendő gázok), kevesebb energiát fogyasztanak, mint a régebbi technológiák, és ezredmásodpercek alatt elkészítik a jelöléseket. A sugárminőségük több mint 100 000 üzemórán keresztül állandó marad.

A CO2 lézeres jelölőgépek műanyagok és szerves anyagok jelölésére alkalmasak. Ezek a gépek 10 600 nm hullámhosszú fényt állítanak elő CO2 gáz elektromos kisüléssel történő gerjesztésével. A hosszabb hullámhosszt könnyen elnyeli a műanyag, a fa, a bőr, az üveg és a gumi.

A CO2-rendszerek kiválóan alkalmasak csomagolások jelölésére, akril displayek részletes grafikáinak létrehozására és fa termékek gravírozására. A sugár tiszta, éles jeleket hoz létre hőfeszültség nélkül, amely károsítaná a hőérzékeny műanyagokat.

Az UV lézeres jelölőgépek teljesen más utat járnak be. 355 nm hullámhosszon működve ezek a "hidegen jelölő" rendszerek fotokémiai reakciók, nem pedig hő útján bontják fel a molekuláris kötéseket. Ez teszi őket a legjobb választássá a jelölésekhez:

● Kényes elektronika és áramköri lapok

● Orvosi minőségű szilikon és katéterek

● Hőt nem tűrő gyógyszeripari csomagolás

● Üvegfiolák és ampullák

LEAD TECH 10 W-os UV lézeres jelölőgép

LEAD TECH 5 W-os UV lézeres jelölőgép

Alkalmazások a feldolgozóiparban

A lézeres jelölőgépek mindenhol megjelennek, ahol az állandó azonosítás fontos. Bizonyos iparágak azonban jobban támaszkodnak rájuk, mint mások.

Az autógyártók mindent megjelölnek a motorblokkoktól a kábelkötegekig. Az alvázszámokat, az alkatrészszámokat, a gyártási kódokat és a nyomonkövethetőségi adatokat olyan alkatrészekbe vésik, amelyek évtizedekig tartó hő-, rezgés- és vegyi expozíciónak vannak kitéve. A jelöléseknek túl kell tartaniuk magát a járművet. A hagyományos címkék kudarcot vallanak. A lézeres jelölések nem.

Az orvostechnikai eszközöket gyártó vállalatok még szigorúbb követelményekkel szembesülnek. Az FDA előírja az egyedi eszközazonosító (UDI) használatát a sebészeti eszközökön, implantátumokon és diagnosztikai berendezéseken. A lézeres jelölés biokompatibilis jelöléseket hoz létre titán implantátumokon, rozsdamentes acél sebészeti eszközökön és polimer katétereken a sterilitás vagy a betegbiztonság veszélyeztetése nélkül.

Az elektronikai gyártás UV lézerrendszereket használ az áramköri kártyák, mikrochipek és okostelefon-alkatrészek jelölésére. Ezek a jelölések kisebbek, mint egy sószem, de nagyító alatt is olvashatók. Az adatmátrix kódok nyomon követik az alkatrészeket az összeszerelés, a tesztelés és a terepi szerviz során.

A repülőgépipar a lézeres jelölés határait feszegeti. A ma jelölt alkatrészek 2075-ben is repülhetnek. A jelöléseknek fenn kell maradniuk:

● Hőmérséklet-ingadozások -60°F és 400°F között

● Korrozív üzemanyag- és hidraulikafolyadékok

● Intenzív rezgés és G-erők

● UV-sugárzás magaslaton

A csomagolási műveletek CO2 lézeres jelölőgépeket használnak a palackok, dobozok és rugalmas fóliák nagysebességű dátumjelöléséhez. A percenként 600 egységet gyártó sorokat olyan tételszámokkal és lejárati dátumokkal jelölik meg, amelyek nem maszatolódnak el, nem fakulnak ki és nem mosódnak le.

A fogyasztási cikkek márkái lézergravírozással logókat helyeznek a termékekre, mind márkaépítés, mind hamisítás elleni intézkedésként. Ez az állandóság szinte lehetetlenné teszi a hamisítást.

Lézeres jelölés vs. más jelölési módszerek

A gyártóknak a lézereken túl is vannak más lehetőségeik. Az alternatívák azonban gyorsan összeadódó kompromisszumokkal járnak.

A pontozott jelölés egy keményfém vagy gyémánt tapintót használ, amely másodpercenként ezerszer ütődik a felületre, fizikai bemélyedések révén hozva létre a jeleket. Az eljárás jól működik vastag fémeken, ahol a mélység fontosabb, mint az esztétika. A pontozott jelölésű gépek kezdetben olcsóbbak, és mélyebbre jelölést biztosítanak, mint a lézerek.

A hátrányok viszont kemények. A stylusok néhány havonta elkopnak, cserét és újrakalibrálást igényelnek. Az ütés zajt kelt (gyakran 80+ decibel), feszültségtöréseket vékony anyagokban és durva nyomokat, amelyek nem érik el a lézerpontosságot. A műanyagokat nem lehet pontozni repedés nélkül.

A tintasugaras nyomtatás folyékony vagy UV-szárított tintát permetez a felületekre. Gyors. Olcsó jelenként. Tökéletes kartondobozokhoz és ideiglenes címkékhez.

A foltok letörölhetők. Az oldószerek feloldják őket. Az UV-fény kifakítja őket. Bármely alkalmazás, amely tartósságot igényel, azonnal kizárja a tintasugaras nyomtatót.

A kémiai maratás során a maszkolt felületeket savas vagy lúgos oldatoknak kitéve hoznak létre nyomokat. Az eljárás sima, mély nyomokat hoz létre a fémeken, de a következőket igényli:

● Veszélyes vegyi anyagok kezelése és ártalmatlanítása

● Több folyamatlépés (maszkolás, maratás, tisztítás)

● Hosszabb ciklusidők (perc vs. másodperc)

● Képzett, kémiát értő operátorok

A környezetvédelmi előírások egyre drágábbá és jogilag bonyolultabbá teszik a kémiai maratást.

A mechanikus gravírozás forgó szerszámokkal vágja az anyagokat. A jelek örökké tartanak és élesek. A gravírozó gépek azonban rendszeres bitcserét igényelnek, nem tudják könnyen megjelölni az ívelt felületeket, és nehezebb anyagokkal is megbirkóznak, mint maga a vágószerszám.

Műszaki adatok, amelyek valóban számítanak

A teljesítményadatok kapják az összes figyelmet. Pedig nem kellene.

A lézerteljesítmény (wattban mérve) a jelölési sebességet, nem pedig a minőséget befolyásolja. Egy 20 W-os száloptikás lézer lassabban jelöl, mint egy 50 W-os modell, de mindkettő azonos jeleket hoz létre ugyanazon az anyagon. A különbség az áteresztőképességben, nem pedig az állandóságban mutatkozik meg.

A sugár minősége sokkal fontosabb, mint azt a legtöbb vásárló gondolja. Az M² érték (ejtsd: "M-négyzet") azt méri, hogy a lézer milyen szorosan fókuszál. Az alacsonyabb számok élesebb fókuszt és finomabb részleteket jelentenek. Az 1,0 M² tökéletes Gauss-sugárnak felel meg. Az 1,5 alatti érték kiváló jelölési felbontást biztosít.

A gyenge nyalábminőség elmosódott éleket és inkonzisztens mélységeket eredményez.

A jelölési sebességet karakter/másodpercben vagy milliméter/másodpercben mérik, az alkalmazástól függően. A száloptikás lézeres jelölőgépek jellemzően 7000-10 000 mm/másodperc sebességgel jelölnek. A CO2-rendszerek lassabban, 2000-5000 mm/másodperc sebességgel működnek. Az UV lézeres jelölőgépek kúszósebessége összehasonlítva 500-2000 mm/másodperc.

De a nyers sebesség semmit sem jelent kontextus nélkül. Egy percenként 200 alkatrészt feliratozó rendszer lenyűgözően hangzik, amíg rá nem jövünk, hogy a gyártósorunknak 400-ra van szüksége.

A munkaterület határozza meg az objektum maximális méretét, amelyet áthelyezés nélkül megjelölhet. A gyakori méretek a következők:

● Kis formátum: 100 mm x 100 mm (4" x 4")

● Közepes formátum: 200 mm x 200 mm (8" x 8")

● Nagy formátum: 300 mm x 300 mm (12" x 12")

A nagyobb munkaterületek drágábbak, és gyakran a szélek fókuszpontosságának rovására mennek. A területet a tényleges alkatrészméretekhez igazítsa, ahelyett, hogy többletkapacitást vásárolna.

A fókuszmélység határozza meg, hogy a lézer mekkora függőleges eltérést tolerál a jelölés minőségének megőrzése mellett. A kis mélységekhez (1-2 mm) sík felületekre van szükség. A nagy fókusztartományok (10 mm+) görbe vagy szabálytalan alkatrészeket kezelnek fókuszbeállítás nélkül.

A helyes jelölési döntés meghozatala

A lézeres jelölőgépek tartós azonosítást biztosítanak, amely túléli azt, amit a hagyományos módszerek nem. A technológia működik. A jelölések tartósak. A karbantartási teher szinte nullára csökken.

A választás az anyagokon múlik. Szálapézes jelölőgép fémekhez . CO2-rendszerek műanyagokhoz és szerves anyagokhoz. UV-lézeres jelölőgépek, ha a hőkárosodás nem következhet be.

A specifikációkat a tényleges termelési igényekhez igazítsa, ne az elméleti maximumokhoz. Egy 30 W-os száloptikás lézer, amely óránként 150 alkatrészt képes jelölni, jobb, mint egy 50 W-os rendszer, amely az idő felében tétlenül áll. A munkaterület csak akkor számít, ha az alkatrészek ténylegesen kitöltik azt. A fókuszmélység kritikus fontosságú ívelt felületek vagy egymásra halmozott alkatrészek jelölésekor.

A lézertípusok közötti kezdeti költségkülönbség csökken, ha öt évre vetítve számoljuk ki a teljes tulajdonlási költséget. A száloptikás lézerek kiküszöbölik a fogyóeszközöket. A CO2-rendszerekhez gázutántöltés és tükrök cseréje szükséges. Az UV-lézereknél időszakosan diódaszivattyú-cserére van szükség.

Kezdje a tényleges alkatrészek tesztelésével. A legtöbb lézeres jelölőbeszállító próbajelöléseket végez, mielőtt elkötelezné magát. Pontosan látni fogja, hogyan reagálnak az anyagai, mely beállítások működnek a legjobban, és hogy a rendszer megfelel-e a sebességkövetelményeinek.

Készen állsz, hogy működés közben lásd a lézeres jelölést? Tekintsd meg a valós alkalmazásokat és a rendszer képességeit a következő címen:   A LeadTech weboldala . A jelölési kihívásaira már léteznek olyan megoldások, amelyek már működnek az ugyanazokkal a követelményekkel szembesülő gyártóknál.