Tot ce trebuie să știți despre mașinile de marcare cu laser pentru metal și plastic

Ai văzut acele marcaje permanente și clare pe orice, de la instrumente chirurgicale la huse de smartphone. Nu se estompează, nu se zgârie și nu se uzează. Aceasta este marcarea cu laser la lucru și este mult mai accesibilă decât cred majoritatea producătorilor.

Mașina de marcat cu laser potrivită vă poate reduce costurile de producție cu 60% în comparație cu metodele tradiționale. Dar iată problema: dacă alegeți greșit, veți irosi zeci de mii de dolari pe echipamente care nu pot gestiona materialele dumneavoastră. Vă vom prezenta în detaliu tot ce trebuie să știți.

Cum funcționează marcarea cu laser pe diferite materiale

Marcarea cu laser arde, topește sau modifică chimic suprafața unui material pentru a crea urme permanente. Procesul pare simplu. Nu este.

Diferite materiale reacționează la energia laser în moduri extrem de diferite. Metalele absorb căldura și se oxidează , creând urme contrastante prin schimbări de culoare sau prin gravarea suprafeței. Gândiți-vă la asta ca la o rugină controlată la viteze microscopice. Pe de altă parte, materialele plastice funcționează printr-un proces numit spumare sau carbonizare, în care energia laserului rupe legăturile moleculare și modifică structura materialului.

Adevărata magie se întâmplă la nivelul lungimii de undă.

Marcarea metalelor utilizează un aparat de marcat cu laser cu fibră (de obicei, lungime de undă de 1064 nm), pe care metalele îl absoarbe eficient. Fasciculul laser încălzește suprafața, provocând oxidarea sau recoacerea, ceea ce creează urme întunecate pe metalele deschise sau urme deschise pe metalele închise la culoare. Oțelul inoxidabil devine negru. Aluminiul rămâne alb sau gri. Adâncimea depășește rareori 0,001 inci, dar urmele durează pentru totdeauna.

Marcarea plasticului necesită o abordare diferită. Aparatul de marcare cu laser CO2 (lungime de undă de 10.600 nm) funcționează cel mai bine pentru majoritatea materialelor plastice, deoarece această lungime de undă este absorbită de materialele organice. Laserul creează contrast prin:

● Spumare - Bule de gaz se formează sub suprafață, creând urme mai deschise la culoare

● Carbonizare - Materialul arde ușor, producând urme mai închise la culoare

● Schimbare de culoare - Unele materiale plastice își schimbă culoarea fără a deteriora suprafața

Aici contează compoziția materialului. ABS-ul se spumează frumos, creând urme albe în relief. Policarbonatul se carbonizează, devenind mai închis la culoare. Acrilul poate face ambele lucruri, în funcție de setări.

Unele materiale plastice conțin aditivi special concepuți pentru a reacționa cu laserele. Aceste materiale „sensibile la laser” marchează curat la setări de putere mai mici, reducând timpul de producție cu până la 40%.

Tipuri de mașini de marcat cu laser

Trei tipuri principale de lasere domină industria de marcare. Fiecare are puncte forte care îl fac perfect pentru materiale și aplicații specifice.

Mașinile de marcat cu laser cu fibră sunt cele mai performante în lumea marcării metalelor. Acestea generează un fascicul cu lungimea de undă de 1064 nm printr-o fibră optică dopată cu elemente de pământuri rare, cum ar fi yterbiul. Aceste mașini marchează metalele mai rapid și mai profund decât orice alternativă. Le veți găsi în fabricile auto, în instalațiile aerospațiale și în producătorii de dispozitive medicale.

Avantajele se acumulează rapid. Mașinile de marcat cu laser cu fibră necesită aproape zero întreținere (nu există oglinzi de aliniat, nu există gaze de reumplet), consumă mai puțină energie decât tehnologiile mai vechi și livrează marcaje în milisecunde. Calitatea fasciculului lor rămâne constantă timp de peste 100.000 de ore de funcționare.

Mașinile de marcat cu laser CO2 se ocupă de domeniul materialelor plastice și organice. Aceste mașini produc o lungime de undă de 10.600 nm prin excitarea gazului CO2 cu o descărcare electrică. Lungimea de undă mai mare este absorbită ușor de materiale plastice, lemn, piele, sticlă și cauciuc.

Sistemele CO2 excelează la marcarea ambalajelor, crearea de grafică detaliată pe afișaje acrilice și gravarea produselor din lemn. Fasciculul creează marcaje curate și precise, fără stresul termic care deteriorează materialele plastice sensibile la căldură.

Mașinile de marcare cu laser UV au o cale complet diferită. Funcționând la o lungime de undă de 355 nm, aceste sisteme de „marcare la rece” rup legăturile moleculare prin reacții fotochimice, mai degrabă decât prin căldură. Acest lucru le face alegerea ideală pentru marcarea:

● Electronică și plăci de circuit delicate

● Silicon și catetere de calitate medicală

● Ambalaje farmaceutice care nu suportă căldura

● Flacoane și fiole din sticlă

LEAD TECH Mașină de marcat cu laser UV de 10W

LEAD TECH Mașină de marcat cu laser UV de 5W

Aplicații în industriile de producție

Mașinile de marcat cu laser apar peste tot unde contează identificarea permanentă. Dar anumite industrii depind de ele mai mult decât altele.

Producătorii de automobile marchează totul, de la blocurile motorului la cablajele electrice. Numerele VIN, numerele pieselor, codurile de lot și datele de trasabilitate sunt gravate în componente care rezistă deceniilor de căldură, vibrații și expunere la substanțe chimice. Marcajele trebuie să reziste mai mult decât vehiculul în sine. Etichetele tradiționale nu funcționează. Marcajele cu laser nu.

Companiile producătoare de dispozitive medicale se confruntă cu cerințe și mai stricte. FDA impune Identificarea Unică a Dispozitivului (UDI) pe instrumentele chirurgicale, implanturi și echipamente de diagnostic. Marcarea cu laser creează marcaje biocompatibile pe implanturile din titan, instrumentele chirurgicale din oțel inoxidabil și cateterele polimerice, fără a compromite sterilitatea sau siguranța pacientului.

Producția de electronice se bazează pe sisteme laser UV pentru marcarea plăcilor de circuite, a microcipurilor și a componentelor smartphone-urilor. Aceste marcaje au dimensiuni mai mici decât un bob de sare, dar rămân lizibile sub mărire. Codurile matriceale de date urmăresc componentele pe parcursul asamblării, testării și service-ului pe teren.

Sectorul aerospațial împinge marcarea cu laser la limite extreme. Piesele marcate astăzi ar putea încă zbura în 2075. Marcajele trebuie să supraviețuiască:

● Temperatura variază de la -60°F la 400°F

● Combustibil coroziv și fluide hidraulice

● Vibrații intense și forțe G

● Radiații UV la altitudine

Operațiunile de ambalare utilizează mașini de marcare cu laser CO2 pentru codificarea de mare viteză a datei pe sticle, cutii și folii flexibile. Liniile care rulează 600 de unități pe minut sunt marcate cu numere de lot și date de expirare care nu se vor păta, decolora și nu se vor spăla.

Mărcile de bunuri de larg consum imprimă logo-uri cu laser pe produse, atât ca măsură de branding, cât și ca măsură anti-contrafacere. Permanența face falsificarea aproape imposibilă.

Marcarea cu laser vs. alte metode de marcare

Producătorii au opțiuni dincolo de lasere. Însă alternativele vin cu compromisuri care se acumulează rapid.

Marcarea prin micropercuție utilizează un stilou din carbură sau diamant care impactează suprafața de mii de ori pe secundă, creând marcaje prin indentare fizică. Procesul funcționează bine pe metale groase, unde adâncimea contează mai mult decât estetica. Mașinile de marcat prin micropercuție costă mai puțin inițial și marchează mai adânc decât laserele.

Dezavantajele sunt urâte. Stylus-urile se uzează la fiecare câteva luni, necesitând înlocuire și recalibrare. Impactul creează zgomot (adesea de peste 80 de decibeli), fisuri de stres în materiale subțiri și urme brute care nu pot egala precizia laserului. Nu poți perfora materialele plastice fără a le crăpa.

Imprimarea cu jet de cerneală pulverizează cerneală lichidă sau cu întărire UV pe suprafețe. Rapidă. Ieftimă per marcaj. Perfectă pentru cutii de carton și etichete temporare.

Petele se șterg. Solvenții le dizolvă. Lumina UV le estompează. Orice aplicație care necesită permanență exclude imediat imprimarea cu jet de cerneală.

Gravarea chimică creează urme prin expunerea suprafețelor mascate la soluții acide sau alcaline. Procesul produce urme netede și profunde pe metale, dar necesită:

● Manipularea și eliminarea substanțelor chimice periculoase

● Mai multe etape ale procesului (mascare, gravare, curățare)

● Durate de ciclu mai lungi (minute vs. secunde)

● Operatori calificați care înțeleg chimia

Reglementările de mediu fac ca gravarea chimică să fie din ce în ce mai scumpă și mai complexă din punct de vedere juridic.

Gravura mecanică taie materiale cu ajutorul unor unelte rotative. Urmele durează o veșnicie și arată clar. Însă mașinile de gravat necesită schimbări regulate ale burghiului, nu pot marca suprafețele curbate cu ușurință și se luptă cu materialele mai tare decât instrumentul de tăiere în sine.

Specificații tehnice care contează cu adevărat

Puterea nominală atrage toată atenția. Nu ar trebui.

Puterea laserului (măsurată în wați) afectează viteza de marcare, nu calitatea. Un laser cu fibră de 20 W marchează mai lent decât un model de 50 W, dar ambele creează marcaje identice pe același material. Diferența se vede în randament, nu în permanență.

Calitatea fasciculului contează mult mai mult decât își dau seama majoritatea cumpărătorilor. Valoarea M² (pronunțată „M-pătrat”) măsoară cât de precis focalizează laserul. Numerele mai mici înseamnă o focalizare mai clară și detalii mai fine. Un M² de 1,0 reprezintă un fascicul gaussian perfect. Orice valoare sub 1,5 oferă o rezoluție excelentă a marcajului.

Calitatea slabă a fasciculului creează margini neclare și adâncimi inconsistente.

Viteza de marcare se măsoară în caractere pe secundă sau milimetri pe secundă, în funcție de aplicație. Mașinile de marcat cu laser cu fibră marchează de obicei la 7.000-10.000 mm/secundă. Sistemele cu CO2 funcționează mai lent, la 2.000-5.000 mm/secundă. Mașinile de marcat cu laser UV funcționează lent comparativ cu 500-2.000 mm/secundă.

Însă viteza brută nu înseamnă nimic fără context. Un sistem care marchează 200 de piese pe minut sună impresionant până când îți dai seama că linia ta de producție are nevoie de 400.

Zona de lucru definește dimensiunea maximă a obiectului pe care îl puteți marca fără a-l repoziționa. Dimensiunile comune includ:

● Format mic: 100 mm x 100 mm (4" x 4")

● Format mediu: 200 mm x 200 mm (8" x 8")

● Format mare: 300 mm x 300 mm (12" x 12")

Zonele de lucru mai mari costă mai mult și adesea sacrifică precizia focală la margini. Adaptați zona la dimensiunile reale ale piesei, în loc să cumpărați o capacitate suplimentară.

Adâncimea focală determină cât de multă variație verticală tolerează laserul, menținând în același timp calitatea marcajului. Adâncimile mici (1-2 mm) necesită suprafețe plane. Intervalele focale mari (10 mm+) gestionează piesele curbate sau neregulate fără ajustări de focalizare.

Luarea deciziei corecte de marcare

Mașinile de marcat cu laser oferă o identificare permanentă care supraviețuiește metodelor tradiționale. Tehnologia funcționează. Marcajele rezistă. Sarcina de întreținere scade aproape la zero.

Alegerea ta se reduce la materiale. Mașină de marcat cu laser cu fibră pentru metale . Sisteme CO2 pentru materiale plastice și organice. Mașini de marcat cu laser UV atunci când deteriorarea termică nu se poate produce.

Adaptați specificațiile la nevoile dvs. reale de producție, nu la maxime teoretice. Un laser cu fibră de 30 W care marchează 150 de piese pe oră este mai eficient decât un sistem de 50 W care stă inactiv jumătate din timp. Zona de lucru contează doar dacă piesele dvs. o umplu efectiv. Adâncimea focală devine critică atunci când marcați suprafețe curbate sau componente stivuite.

Diferența de cost inițial între tipurile de lasere se reduce atunci când se calculează costul total al proprietății pe o perioadă de cinci ani. Laserele cu fibră elimină consumabilele. Sistemele cu CO2 necesită reumpleri de gaz și înlocuirea oglinzilor. Laserele UV necesită schimbări periodice ale pompei de diode.

Începeți prin a testa piesele reale. Majoritatea furnizorilor de marcare laser efectuează marcaje de probă înainte de a vă angaja. Veți vedea exact cum reacționează materialele dvs., ce setări funcționează cel mai bine și dacă sistemul îndeplinește cerințele dvs. de viteză.

Sunteți gata să vedeți marcarea cu laser în acțiune? Consultați aplicațiile din lumea reală și capacitățile sistemului la   Site-ul web al LeadTech . Provocările dumneavoastră legate de marcare au soluții care funcționează deja pentru producătorii care se confruntă cu aceleași cerințe.