מה עליך לדעת לפני רכישת מכונת סימון לייזר?

מהי מכונת סימון לייזר?

סימון לייזר היא שיטה לתיוג סוגים שונים של עצמים באמצעות לייזר. העיקרון של סימון לייזר הוא שקרן לייזר משנה איכשהו את המראה האופטי של משטח שהוא פוגע בו. זה יכול להתרחש באמצעות מגוון מנגנונים:

1. אבלציה של חומר (חריטת לייזר); לפעמים הסרת שכבת משטח צבעונית כלשהי.

2. התכת מתכת, ובכך לשנות את מבנה פני השטח.

3. שריפה קלה (פחזום) למשל של נייר, קרטון, עץ או פולימרים.

4. טרנספורמציה (למשל הלבנה) של פיגמנטים (תוספי לייזר תעשייתיים) בחומר פלסטי.

5. התרחבות של פולימר, אם למשל מתאדה תוסף כלשהו.

6. יצירת מבני שטח כגון בועות קטנות.

באמצעות סריקת קרן הלייזר (למשל עם 2 מראות זזות), ניתן לכתוב במהירות אותיות, סמלים, ברקודים וגרפיקה אחרת, באמצעות סריקה וקטורית או סריקת רסטר. שיטה נוספת היא שימוש במסכה אשר מצולם על חומר העבודה (סימון הקרנה, סימון מסכה). שיטה זו פשוטה ומהירה יותר (ישימה גם עם חלקי עבודה נעים) אך פחות גמישה מסריקה.

"סימון לייזר" מייצג סימון או תיוג של חלקי עבודה וחומרים בקרן לייזר. בהקשר זה מבחינים בתהליכים שונים כמו חריטה, הסרה, צביעה, חישול והקצפה. בהתאם לחומר ולדרישת האיכות, לכל אחד מהנהלים אלה יתרונות וחסרונות משלו.

כיצד פועלת מכונת סימון בלייזר?

יסודות טכנולוגיית הלייזר

כל הלייזרים מורכבים משלושה מרכיבים:

1. מקור משאבה חיצוני.

2. מדיום הלייזר הפעיל.

3. המהוד.

מקור המשאבה מנחה אנרגיה חיצונית ללייזר.

מדיום הלייזר הפעיל ממוקם בחלקו הפנימי של הלייזר. בהתאם לעיצוב, מדיום הלייזר יכול להיות מורכב מתערובת גז (CO2 לייזר), של גוף קריסטל (לייזר YAG) או סיבי זכוכית (לייזר סיבים). כאשר אנרגיה מוזנת למדיום הלייזר דרך המשאבה, הוא פולט אנרגיה בצורה של קרינה.

מדיום הלייזר הפעיל ממוקם בין 2 מראות, ה"תהודה". אחת מהמראות הללו היא מראה חד כיוונית. הקרינה של מדיום הלייזר הפעיל מוגברת במהוד. יחד עם זאת, רק קרינה מסוימת יכולה לעזוב את המהוד דרך המראה החד-כיוונית. קרינה צרורה זו היא קרינת הלייזר.

היתרונות של מכונת סימון לייזר

סימון דיוק גבוה באיכות קבועה

הודות לדיוק הגבוה של סימון הלייזר, אפילו גרפיקה עדינה מאוד, גופנים של נקודה אחת וגיאומטריות קטנות מאוד יתבררו קריאות בבירור. יחד עם זאת, סימון בלייזר מבטיח תוצאות קבועות באיכות גבוהה.

מהירות סימון גבוהה

סימון לייזר הוא אחד מתהליכי הסימון המהירים ביותר הזמינים בשוק. התוצאה היא פרודוקטיביות גבוהה ויתרונות עלויות במהלך הייצור. בהתאם למבנה החומר ולגודלו, ניתן להשתמש במקורות לייזר שונים (למשל לייזרי סיבים) או במכונות לייזר (למשל לייזרי גלבו) כדי להגביר עוד יותר את המהירות.

סימון עמיד

תחריט בלייזר הוא קבוע ויחד עם זאת עמיד בפני שחיקה, חום וחומצות. בהתאם להגדרות פרמטר הלייזר, ניתן לסמן חומרים מסוימים מבלי לפגוע במשטח.

יישומי מכונת סימון לייזר

למכונת סימון לייזר יש מגוון עצום של יישומים:

1. הוספת מספרי חלקים, תאריכי "שימוש עד" וכדומה על אריזות מזון, בקבוקים וכו'.

2. הוספת מידע ניתן למעקב לצורך בקרת איכות.

3. סימון מעגלים מודפסים (PCB), רכיבים אלקטרוניים וכבלים.

4. הדפסת לוגו, ברקודים ומידע נוסף על מוצרים.

בהשוואה לטכנולוגיות סימון אחרות כגון הדפסת הזרקת דיו וסימון מכני, לסימון לייזר יש מספר יתרונות, כגון מהירויות עיבוד גבוהות מאוד, עלות תפעול נמוכה (ללא שימוש בחומרים מתכלים), איכות גבוהה ועמידות קבועה של התוצאות, הימנעות מזיהומים, יכולת לכתוב תכונות קטנות מאוד וגמישות גבוהה מאוד באוטומציה.

חומרים פלסטיים, עץ, קרטון, נייר, עור ואקריליק מסומנים לרוב בצריכת חשמל נמוכה יחסית CO2 לייזרים. עבור משטחים מתכתיים, לייזרים אלו פחות מתאימים בשל הקליטה הקטנה באורכי הגל הארוכים שלהם (בסביבות 10 מיקרומטר); אורכי גל לייזר למשל באזור 1-מיקרומטר, כפי שניתן להשיג למשל עם לייזרים Nd:YAG הנשאבים מנורה או דיודה (בדרך כלל עם מיתוג Q) או עם לייזרים סיבים, מתאימים יותר. הספקי לייזר טיפוסיים המשמשים לסימון הם בסדר גודל של 10 עד 100 ואט. אורכי גל קצרים יותר כגון 532 ננומטר, כגון המתקבלים על ידי הכפלת תדרים של לייזרים YAG, יכולים להיות יתרון, אך מקורות כאלה אינם תמיד תחרותיים מבחינה כלכלית. לסימון מתכות כמו זהב, שיש להן ספיגה נמוכה מדי באזור הספקטרלי של 1-מיקרומטר, אורכי גל לייזר קצרים חיוניים.

מתכות

נירוסטה, אלומיניום, זהב, כסף, טיטניום, ברונזה, פלטינה או נחושת

הלייזר משרת היטב כבר שנים רבות, במיוחד כשמדובר בחריטת לייזר וסימון מתכות בלייזר. לא רק מתכות רכות, כגון אלומיניום אלא פלדה או סגסוגות קשות מאוד, ניתן גם לסמן בצורה מדויקת, קריא ומהירה באמצעות לייזר. עם מתכות מסוימות, כמו סגסוגות פלדה, ניתן אפילו ליישם סימונים עמידים בפני קורוזיה מבלי לפגוע במבנה פני השטח באמצעות סימון חישול. מוצרים העשויים ממתכת מסומנים בלייזר במגוון רחב של תעשיות.

פלסטיקה

פוליקרבונט (PC), פוליאמיד (PA), פוליאתילן (PE), פוליפרופילן (PP), קופולימר אקרילוניטריל בוטאדיאן סטירן (ABS), פוליאמיד (PI), פוליסטירן (PS), פולימתיל-מטקרילט (PMMA), פוליאסטר (PES)

ניתן לסמן או לחרוט פלסטיק בלייזר במגוון דרכים. בעזרת לייזר סיבים תוכלו לסמן פלסטיקים רבים ושונים בשימוש מסחרי, כגון פוליקרבונט, ABS, פוליאמיד ועוד רבים בגימור קבוע, מהיר ואיכותי. הודות לזמני ההגדרה הנמוכים והגמישות שלייזר סימון מציע, ניתן לסמן אפילו גדלי אצווה קטנים בצורה חסכונית.

חומרים אורגניים

חומרים אורגניים דורשים פתרונות מיוחדים על מנת לספק להם סימונים קבועים עם קווי מתאר ברורים. המומחים שלנו מפתחים מערכות סימון לייזר העונות בצורה מושלמת לדרישה זו. מערכות שניתן לשלוט בעוצמתן כדי לשמור על יצירת חום בגבולות הרצויים.

זכוכית וקרמיקה

חומרים כגון זכוכית וקרמיקה מציבים דרישות קפדניות ללקוחותינו ולענפים בהם הם פועלים. לשם כך, STYLECNC פיתחה טכנולוגיה המסוגלת להחיל על זכוכית סימנים בעלי ניגודיות גבוהה ללא סדקים.

תהליכים שונים של מכונת סימון לייזר

סימון חישול

סימון חישול הוא סוג מיוחד של תחריט לייזר למתכות. השפעת החום של קרן הלייזר גורמת לתהליך חמצון מתחת לפני החומר, וכתוצאה מכך לשינוי צבע על פני המתכת.

חריטה בלייזר

במהלך חריטת לייזר, משטח העבודה מותך ומתאדה עם הלייזר. כתוצאה מכך, קרן הלייזר מסירה את החומר. הרושם שנוצר כך על פני השטח הוא החריטה.

מסיר

במהלך ההסרה, קרן הלייזר מסירה את השכבות העליונות המוחלות על המצע. ניגודיות נוצרת כתוצאה מהצבעים השונים של שכבת העל והמצע. חומרים נפוצים המסומנים בלייזר בדרך של הסרת חומר כוללים אלומיניום אנודייז, מתכות מצופות, נייר כסף וסרטים, או למינציה.

מקציף

במהלך ההקצפה, קרן הלייזר ממיסה חומר. בתהליך זה נוצרות בחומר בועות גז המחזירות את האור בצורה מפוזרת. לפיכך הסימון יתברר בהיר יותר מהאזורים שלא נחרטו. סוג זה של סימון לייזר משמש בעיקר לפלסטיק כהה.

פחם

פחם מאפשר ניגודים חזקים על משטחים בהירים. במהלך תהליך ההתפחה הלייזר מחמם את פני החומר (מינימום 100 מעלות צלזיוס) ונפלטים חמצן, מימן או שילוב של שני הגזים. מה שנותר הוא אזור חשוך עם ריכוז פחמן גבוה יותר.

ניתן להשתמש בפחמיזה עבור פולימרים או ביו-פולימרים כגון עץ או עור. מכיוון שהפחם תמיד מוביל לסימנים כהים, הניגודיות בחומרים כהים תהיה מינימלית למדי.

חריטה בצבע

חריטת צבע היא תהליך סימון המשתמש במקור לייזר סיבי MOPA כדי לסמן צבע על משטח מתכת כגון נירוסטה, טיטניום וכו'. MOPA מתייחס לתצורה המורכבת מלייזר מאסטר (או לייזר זרעים) ומגבר אופטי להגברת הספק המוצא.

3D צִיוּן

השמיים 3D מערכת סימון לייזר הוא באמצעות בקרת תוכנה עדשת קרן אופטית מורחבת בכיוון הציר האופטי תנועה הדדית במהירות גבוהה, התאמה דינמית של אורך המוקד של קרן הלייזר, מה שהופך את נקודת המוקד במקומות שונים על פני השטח של חומר העבודה אחידים, כדי לממש את 3D משטח, דיוק משטח של עיבוד לייזר.