Introduzione
Le attuali norme industriali richiedono l'identificazione delle parti in modo che possano essere lette a distanza, il che ha portato ad un aumento dell'uso della marcatura laser. I produttori furono costretti a utilizzare tecniche consolidate nel tempo come l'incisione e la serigrafia per identificare i prodotti sul mercato. Questi metodi erano temporanei nella migliore delle ipotesi, costosi nella peggiore e spesso provocavano componenti difettosi.
La marcatura laser, tuttavia, ha consentito a ingegneri e produttori di contrassegnare le parti con numeri, immagini o caratteri senza abbassare lo standard del prodotto finito. Questo metodo utilizza raggi laser concentrati per incidere le superfici, lasciando segni leggibili, non danneggiati e facili da leggere.
Vari processi, come l'incisione, l'incisione, la formazione di schiuma, la migrazione del carbonio, ecc., possono essere realizzati utilizzando la marcatura laser grazie all'adattabilità del processo. La tecnica di marcatura corretta deve essere scelta in base alla natura del materiale e agli standard che si desidera ottenere. Continua a leggere mentre entriamo nei dettagli di questo approccio all'avanguardia.
Evoluzione della marcatura laser
Albert Einstein fu il pioniere della tecnologia laser nei primi anni del 1900 e il primo laser a CO2 fu sviluppato nel 1964. Peter Houldcroft del Welding Institute (TWI) di Cambridge sviluppò alcuni dei primi utilizzi commerciali della lavorazione laser dei materiali. I produttori di veicoli e componenti di aeromobili furono i principali promotori delle prime applicazioni di "Laser Machining".
Electrox ha creato la primissima macchina laser CO2 a flusso assiale commerciale, che ora viene utilizzata come componente principale in molti sistemi di marcatura laser, per migliorare le incisioni computerizzate. L'informatizzazione della marcatura laser è il prodotto dei progressi tecnologici degli anni '1980 e '1990. Dalla sua introduzione nel 2001, i laser a fibra sono diventati sempre più potenti e contemporanei.
I moderni marcatori laser sono più veloci, più precisi e meno dannosi per l’ambiente. Le tecnologie di marcatura laser sono avanzate al punto da essere flessibili e convenienti, consentendo la creazione di marcature di alta qualità e di lunga durata sulle superfici delle parti. Queste tecnologie sono più versatili in termini di materiali che possono marcare, oltre ad essere più veloci e più piccole.
La potenza e l'adattabilità migliorate dei sistemi consentono la creazione di marcature uniformi su un'ampia gamma di prodotti. Di conseguenza, gli obiettivi aziendali vengono raggiunti rapidamente e a costi ridotti.
Cos'è la marcatura laser?
In parole povere, la marcatura laser è la pratica di lasciare un segno indelebile su una superficie utilizzando un fascio di luce focalizzato. Per questa procedura vengono generalmente utilizzate apparecchiature laser a fibra, pulsato, a onda continua, verde o ultravioletto.
Acciaio, titanio, alluminio, rame, porcellana, plastica, vetro, legno, carta e cartone possono essere marcati in modo permanente con un laser e il processo può essere meccanizzato ed eseguito ad alta velocità. Testo (inclusi numeri di serie e numeri di parte), dati leggibili dalla macchina (come codici a barre, codici ID univoci e codici Data Matrix 2D) e immagini possono essere utilizzati per etichettare componenti e prodotti finali.
Come funziona la marcatura laser?
La superficie di un materiale può essere marcata con un laser dirigendo un raggio di luce verso un punto specifico sulla superficie. Le qualità del materiale e il suo aspetto vengono entrambi modificati a seguito dell'interazione del raggio con la superficie della sostanza. Questo raggio concentrato si concentra solo sulla regione designata, il che consente alla macchina per marcatura laser di produrre segni precisi, di alta qualità e ad alto contrasto. Questi segni sono semplici da leggere o scansionare e possono essere realizzati su quasi tutte le superfici. Grazie a questa proprietà, la marcatura laser è ideale per l'uso in situazioni in cui precisione e durata sono essenziali per ottenere il successo.
Quando un atomo viene eccitato in modo tale da rilasciare particelle di luce, questo è l'inizio di un raggio laser. Questa luce ha la capacità di essere focalizzata e diretta verso un'area che verrà contrassegnata da un laser. La lunghezza delle lunghezze d'onda o il numero di nanometri utilizzati per misurare l'energia rilasciata (NM). All’aumentare della lunghezza d’onda aumenta anche la potenza del raggio laser.
Ad esempio, un marcatore laser UV, che in genere ha una lunghezza d'onda di circa 355 NM, può marcare materiali sensibili al calore come plastica e vetro con una potenza inferiore rispetto ai laser tradizionali. I marcatori laser UV e altre macchine che rientrano nella categoria dei "laser freddi" emettono meno energia rispetto ai laser tradizionali, il che li rende opzioni eccellenti per molti oggetti organici o morbidi. Questo perché hanno un rischio inferiore di bruciare il materiale. Per marcare materiali più difficili, come il metallo, un laser a fibra, che funziona a 1070 nanometri, fornisce una potenza sostanzialmente maggiore rispetto alla sua controparte tradizionale.
La marcatura laser richiede meno cure e non consuma materiali di consumo rispetto ad altre procedure di marcatura non permanente come la stampa o l'etichettatura.
Quali sono i tipi di tecniche di marcatura laser?
Sono attualmente disponibili diverse tecnologie di marcatura laser adatte a vari usi. Ci sono vantaggi e svantaggi per ogni approccio e decidere quale usare in ultima analisi si riduce a fattori come costo, livello di qualità desiderato e praticità. Bene, diamo un'occhiata ad alcuni di questi metodi.
· Incisione laser
In questo metodo, i raggi laser vengono utilizzati per l'ablazione selettiva delle superfici dei componenti. Per fare ciò, la sostanza assorbirà il calore del laser, si scioglierà ed evaporerà, lasciando delle intaccature. La sostanza reagisce con l'aria per cambiare colore, distinguendo ulteriormente il marchio.
Nell'incisione laser, non dovrai preoccuparti di sostituire alcuna parte. Poiché non richiede inchiostri o punte da trapano specializzati, ha spese operative relativamente minime. Metalli, polimeri e ceramiche sono solo alcuni dei tanti materiali con cui il laser funziona bene. Pertanto, gli ingegneri lo usano per un'ampia varietà di scopi.
· Laseratura
Questo metodo molto adattabile utilizza il calore per lasciare impronte distintive sul metallo. Quando il raggio laser colpisce un piccolo punto, solleva la superficie in quel punto. Di conseguenza, la superficie si surriscalderà, si espanderà e assumerà una tonalità uniforme di nero, grigio o bianco.
Numeri di serie, codici a matrice di dati, loghi e codici a barre sono solo alcune delle marcature permanenti che possono essere realizzate tramite incisione. Essendo un metodo adattabile, funziona bene con molti metalli diversi.
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· Ricottura laser
La ricottura laser consiste nel creare un segno su una sostanza riscaldandone localmente la superficie con un raggio laser focalizzato. La ridotta profondità di penetrazione del raggio (20-30 m) implica che abbia solo un piccolo effetto sullo strato esterno del materiale. Il calore concentrato altera la tonalità del materiale. A seconda della temperatura dello strato riscaldato, la marcatura potrebbe essere nera, rossa, gialla o verde.
La ricottura laser produce segni indelebili e antigraffio. I metalli ferrosi e il titanio sono ideali per la ricottura laser. Ciò significa che ha applicazioni oltre il settore sanitario, compresi i settori automobilistico, alimentare e delle bevande e aerospaziale.
· Migrazione del carbonio
L'energia termica del laser scioglierà la plastica, rilasciando ossigeno e gas idrogeno. A causa di questa reazione, la regione marcata diventa più scura, passando dal grigio al blu-grigio. Si consiglia sempre di marcare polimeri sintetici e materiali organici con carbonizzazione o migrazione del carbonio.
Puoi usarlo su un'ampia varietà di materiali, tra cui carta, legno, pelle, plastica e persino alcuni tipi di imballaggi. Le cose più scure sono meno adatte al processo di migrazione del carbonio. Il segno grigio creato avrà meno contrasto rispetto al materiale circostante, rendendone più difficile la lettura.
· la formazione di schiuma
La schiumatura è più adatta a produrre segni di colore chiaro rispetto alla migrazione del carbonio. La fusione della superficie del materiale con il laser fa sì che rilasci bolle di gas durante il processo. L'ossidazione del gas provoca una schiumatura che disperde la luce.
Quando si lavora con componenti che sono già di colore scuro, questo è uno dei metodi di marcatura più efficaci. Ciò è dovuto al contrasto più forte tra il segno e il resto della superficie del componente, motivo per cui risalta. Inoltre, funziona bene come strumento di marcatura per polimeri.
· decolorazione
Gli strati del pezzo in lavorazione vengono tagliati via con un laser per rivelare lo strato sottostante. Per creare un contrasto, il materiale staccabile evapora dopo essere stato riscaldato dal laser. Per questo motivo, è importante utilizzare uno strato superiore che si distingua dalla base.
I materiali rivestiti, come l'alluminio anodizzato, traggono vantaggio da questa procedura poiché le loro marcature sono più visibili e chiare. Laminati, pellicole e fogli sono materiali alternativi che tollerano bene le macchie. Questo metodo funziona meravigliosamente per identificare i prodotti sulle etichette, nell'imballaggio e sugli accessori.
Quali sono i vari tipi di marcatori laser?
A seconda delle tue esigenze, puoi scegliere tra un'ampia varietà di attrezzature per marcatura laser. Questi puntatori laser sono perfetti per una varietà di usi e substrati. Parleremo dei marcatori laser più popolari qui.
· Marcatori laser CO2
Questi sistemi di marcatura laser sono in genere dispositivi a tubo sigillato con fasci di luce galvo-sterzati. È prassi comune utilizzare marcatori laser CO2 per un'ampia varietà di marcature di identificazione del prodotto, tra cui loghi, date e altro. Un'ampia varietà di prodotti elettronici, così come circuiti integrati, imballaggi alimentari e medicali e componenti elettronici, traggono vantaggio dall'uso di questi dispositivi, che stampano numeri di serie, loghi e codici a barre.
I materiali organici, come carta, legno e alcuni polimeri plastici, rispondono meglio alla lunghezza d'onda dei laser CO2 sigillati utilizzati per la marcatura. Possono essere utilizzati su pelle e vetro, tra le altre superfici.
· Marcatori laser a fibra
Questi marcatori laser sono tra i più potenti attualmente disponibili, il che ha contribuito alla loro crescente popolarità negli ultimi anni. Questi laser a stato solido, con uscite da 20 a 50 watt, vengono utilizzati per aumentare l'estrazione dell'elemento delle terre rare itterbio. Per identificare i metalli, i fotoni di questo elemento metallico, con una lunghezza d'onda di circa 1,090 nm, sono perfetti.
Per incidere o incidere in tre dimensioni, utilizzare la macchina per marcatura laser a fibra. Quando si lavora con metalli più duri o quando è richiesto un sistema più potente con una dimensione dello spot più piccola per una maggiore risoluzione, forniscono risultati superiori. Questi marcatori sono perfetti per marcare piccoli componenti in grandi quantità grazie alle lenti grandi, alla buona qualità del raggio e alle dimensioni ridotte dello spot.
· Marcatori laser verdi
I laser verdi producono luce nella regione verde dello spettro visibile (532 nm) a un livello di potenza relativamente basso (da cinque a dieci watt). Con loro è possibile realizzare segni anche su superfici estremamente lucide. Inoltre, sono caratterizzati da una grande precisione e da un'eccezionale facilità di lavoro, che li rendono adatti all'uso con substrati delicati come i wafer di silicio. Un maggiore assorbimento da parte di una varietà di materiali e una ridotta emissione di calore sono le caratteristiche distintive di questi laser. Ciò li rende perfetti per l'uso in plastica flessibile, componenti elettronici, circuiti stampati, ecc.
· Marcatori laser ultravioletti
Per la marcatura delle parti, i laser UV sono costruiti con una lunghezza d'onda di 355 nm, che è estremamente assorbente. Grazie al loro elevato tasso di assorbimento, sono ideali per la "marcatura a freddo", un processo che non sottopone il materiale ad alcun fattore di stress termico. I laser UV possono lasciare marcature permanenti su materiali tra cui plastica, vetro e ceramica. Inoltre, il laser di alta qualità può essere utilizzato per micro-marcare componenti elettrici e dispositivi medici.
· Nd: Marcatori laser YAG
Queste penne laser sono leggere e portatili. La loro caratteristica capacità di marcare sottili fogli di metallo senza deformare o distorcere il materiale li ha resi molto popolari. Per questo motivo viene utilizzato dai produttori per micromarcature su una varietà di substrati come alluminio, acciaio e altri metalli placcati.
Quali sono i vantaggi dell'utilizzo di un marcatore laser?
I project manager sono ora consapevoli dell'importanza del branding grazie allo sviluppo di nuove tattiche di marketing. Pertanto, la marcatura laser è diventata un elemento integrante del processo di produzione, agevolando il tracciamento del prodotto, riducendo la contraffazione, migliorando la qualità e altro ancora. Le marcature possono essere eseguite in modo rapido e preciso, il che aiuta a risparmiare tempo e denaro.
Per apprezzare al meglio le immense potenzialità di questa tecnologia di marcatura, date un’occhiata ai seguenti vantaggi:
· Elevata velocità di produzione
L'utilizzo di laser e computer nella marcatura laser consente un'implementazione più rapida e una maggiore efficienza. Con questo metodo, puoi utilizzare software per computer all'avanguardia per la progettazione grafica mentre lavori alle tue creazioni.
Le tecniche di marcatura convenzionali richiedono attrezzature specializzate, che allungano i tempi di lavorazione. I dispositivi di marcatura laser, invece, possono essere programmati per etichettare velocemente gli oggetti con un solo comando. Questa è una scelta eccellente se desideri ridurre il tempo necessario per creare un prodotto, aumentare la produttività e ridurre i costi.
· Processo di produzione ecologico
Diverse tecniche di marcatura utilizzano sostanze chimiche e inchiostri per realizzare i loro segni. Questi materiali di consumo sono noti per i loro prezzi elevati e le emissioni dannose che producono. La marcatura laser, d'altro canto, non richiede materiali di consumo. Di conseguenza, è un metodo ecologico che consente di risparmiare risorse e non danneggia l'ambiente.
Questo metodo di marcatura è anche senza contatto, quindi non contamina il materiale durante la lavorazione. Mentre alcuni metodi di stampa possono letteralmente bruciare il materiale fino a farlo cadere a terra, la marcatura laser lascia praticamente pochi danni duraturi perché non penetra effettivamente la superficie.
· Compatibile con la maggior parte dei materiali
È possibile scegliere tra numerosi dispositivi di marcatura laser, ognuno dei quali è in grado di marcare un'ampia gamma di materiali. La marcatura di materiali organici come carta, legno e alcuni polimeri plastici produce i migliori risultati utilizzando i laser CO2.
Come i laser a fibra e i laser Nd:YAG.
Acciaio, leghe di alluminio, acciaio inossidabile, ecc. sono tutti adatti all'uso con i laser YAG. È possibile marcare polimeri, vetro e ceramica utilizzando un laser UV.
· Ripetibilità costante
Nell'ambito della produzione di massa, la marcatura laser può imprimere con successo un disegno su un numero enorme di prodotti identici. Questo metodo di marcatura facilita la semplice incorporazione di marcatori coerenti in un processo di produzione. Inoltre, l'affidabilità è stabile, consentendo tempi di consegna più rapidi e risultati finali esteticamente belli.
· Durabilità dei marchi
I laser possono lasciare segni che durano a lungo e risaltano chiaramente. Questi segni permanenti possono resistere agli elementi, nonché all'abrasione, al calore e agli acidi. Di conseguenza, la marcatura laser rappresenta l'opzione più affidabile per una marcatura di lunga durata necessaria per una tracciabilità accurata del prodotto, poiché la marcatura non sbiadisce nel tempo.
· Processo a bassa manutenzione
Non viene effettuato alcun tocco fisico durante il processo di marcatura laser. Pertanto, il sistema di marcatura laser e il pezzo non subiscono alcuna usura meccanica. Ciò aiuta a ridurre la quantità di tempo dedicato alle riparazioni e ai tempi di inattività. L'accumulo di polvere sugli specchi può essere facilmente pulito con il minimo sforzo.
Quali sono le applicazioni della marcatura laser?
Grazie al continuo miglioramento della tecnologia, il numero di scenari in cui è possibile utilizzare le marcature laser è cresciuto. Ecco perché le tecnologie di marcatura laser sono utili in così tanti campi diversi al giorno d'oggi.
L'etichettatura è una necessità per molti tipi di prodotti manifatturieri e al dettaglio. Articoli come parti di macchine, circuiti integrati, pulsanti della tastiera, imballaggi alimentari, dispositivi medici e PCB sono tutti esempi di questa categoria. Con l'ausilio della marcatura laser è possibile generare etichette con informazioni quali modello e numeri di serie, codici QR, codici a barre, numeri di parte, loghi, date, ecc.
Il controllo di qualità in genere richiede la disponibilità di informazioni tracciabili. Anche la marcatura permanente su una varietà di componenti è facilitata dalla marcatura laser. Gli indicatori sull'elettronica, le smart card nelle parti delle automobili e i wafer di silicio per le celle fotovoltaiche sono solo alcuni esempi. Potenziali problemi possono essere immediatamente identificati e affrontati in questo modo.
Conclusione
Marcature di precisione, durata e qualità possono essere ottenute attraverso l'uso della marcatura laser, una procedura flessibile e adattabile. Questo metodo ecologico è preferibile ai metodi di marcatura convenzionali poiché garantisce una produzione rapida, una ripetizione coerente e marcature di lunga durata senza cure successive. Di conseguenza, è un'opzione eccellente per gli scopi che hai in mente.
