Технологии лазерной маркировки

Общие сведения

Из всех существующих эффективных методов нанесения информации, лазерная маркировка является сегодня наиболее перспективным и динамично развивающимся направлением.

Объединяя разнообразные современные технологии, отличаясь своей универсальностью и скоростью выполнения задач, маркировка c помощью лазера позволяет быстро и точно получать высококачественные изображения:

• на деталях и изделиях – логотип, название, нумерация, штрих код, дата, время и прочее;
• на различных материалах – твёрдые (металл чистый / с покрытием) и прозрачные поверхности (стекло и оргстекло), пластик, керамика, картон, дерево, кожа, резина и другие.

Информация, нанесённая при помощи лазера, долговечная и стойкая – её невозможно удалить без значительного повреждения поверхности, не подвержена влиянию окружающей среды и химических жидкостей. При этом в процессе лазерной маркировки не разрушается структура материала, отсутствует коррозия.

Значительные преимущества современных технологий нанесения маркировки с помощью лазера обеспечивают широкое распространение в промышленности и заменяют традиционные способы гравировки.

Благодаря своей универсальности и быстроте исполнения, является незаменимой при массовом производстве продукции, серийных изделий, изделий со штрих кодом, для защиты продукции от подделок.

 

Принцип действия

Процесс маркировки происходит под воздействием лазерного излучения, которое, фокусируясь в узкий пучок, приобретает высокую концентрацию энергии, и вызывает разогрев, плавление и некоторое испарение материала в локальной области места воздействия. Управляя излучением, дозируя энергию, частоту, достигается высокая производительность процесса.

В оборудовании для маркировки, производимом компанией AUTOMATOR INTERNATIONAL, объединены мощные современные лазерные системы и компактность. Наиболее удобны и чаще всего используются маркираторы на базе твердотельных и газовых лазеров. Также применяются активные материалы в твёрдой, жидкой, газообразной и плазменной формах.

Технологии

В зависимости от вида лазерных источников, маркирующее оборудование различно по применяемым технологиям.

Волоконный лазер

Фактически принадлежит к группе твердотельных лазеров, работающих с длинной волны 1064 nm, генерирующих энергию диодной накачки через активную среду встроенного оптического волокна. Оборудование со сравнительно маленьким диаметром луча по его интенсивности и мощности опережает газовый лазерный аппарат СО2 в несколько десятков раз. Последние разработки позволили значительно уменьшить габаритные размеры лазера до компактных. Лидер по применяемым лазерным технологиям AUTOMATOR, вернул в свою линейку лазерных граверов  FIBER laser (Оптоволоконные лазеры), т.к данные системы являются самыми долговечными и позволяют достичь эффекта гравировки (углубления) , что в других лазерах затруднено.

Волоконный лазер FYBRA

FYBRA генерирует высокую мощность лазерного луча от источника к головке с помощью гибкого волоконно-оптического кабеля. Инновационный основной блок и головка разработаны и оптимизированы для работы в тяжелых условиях рабочей среды, где очень распространены колебания, источники раздражения и пыли. FYBRA является чрезвычайно удобной модульной системой: основная коробка содержит источник и платы с электронными компонентами в двух различных разделенных областях. Гальванометры представляют собой наборы с линзами в головном блоке.

Волоконный лазер допускает значительное увеличение мощности, не ставя под угрозу размер лазерной точки. Это обещает лучший результат маркировки на более высоких мощностях и лучшую эффективность системы.

Твердотельные лазеры YVO4

Способны работать в импульсном и непрерывном режимах, генерировать высокомощную энергию излучения на длине волны 1,06 мкм при номинальной мощности 10-50 Вт. Построены на модулях DPSS (Diode-pumped solid-state laser), где источником накачки является полупроводниковый лазерный диод, с помощью которого накачивается активная среда – интегрированный в модуль кристалл. Вместо используемого ранее активного элемента — кристалла YAG (Алюмоиттриевый гранат легированный неодимом Nd:YAG), сегодня компания AUTOMATOR производит оборудование для маркировки с усовершенствованным элементом — YVO4 (Ванадат легированный неодимом Nd:YVO4). Лазер Ванадат обеспечивает очень точное выполнение работ тонким мощным лучом при относительно небольшой мощности источника, т.е. имеет значительно больший потенциал для наращивания выходной мощности импульса, например, в сравнении с волоконным аппаратом.

Качество излучения твердотельного маркирующего оборудования с диодной накачкой DPSS достаточно высокое по фокусировке и монохроматичности луча. Лазеры Nd:YAG и Nd:YVO4 идеально справляются с маркировкой материалов, чувствительных к нагреву — пластики, металлы и фольга, специальные плёнки, кремниевые пластины и прочее.

Высокий ресурс работы и стабильность свойств луча компактных и надёжных в эксплуатации твердотельных машин с диодной (полупроводниковой) накачкой обеспечивают широкое их применение в достаточно разнообразных отраслях: медицина, телекоммуникации, оптика, голография, научные исследования, локация, производство приборов, лазерная маркировка деталей и изделий.

Твердотельные лазеры AWave

Успешным примером развития методов маркировки представлена применяемая компанией AUTOMATOR технология AWave, которая кроме всех преимуществ твердотельного Nd:YVO4 лазера, обладает оптимизировано скомпонованными активными элементами, усовершенствованной оптикой и функцией автоматического регулирования частоты. Благодаря внедрению этих передовых разработок, производителем введён выпуск суперкомпактной  мультизадачной лазерной системы nanoVIS, которая уникальна и превосходит все ожидаемые результаты. 

AWave — новое слово в технологических возможностях маркировки, показывает высокий результат луча большой мощности при сравнительно небольших номинальной мощности и габаритах аппарата. Идеально подходит для работы с чёрными и цветными металлами, анодированным алюминием, ABS пластиком.

Газовый лазер СО2

Газовые, часто называемые СО2 лазерами, наиболее распространённые среди маркирующей техники благодаря универсальности применения и качественной работе практически со всеми органическими материалами, пластиками, металлами с неметаллическим покрытием (окрашенные, анодированные), а также способности к более глубокой лазерной гравировке и резке.

У такого оборудования в качестве активного тела выступает смесь азота, углекислого газа и гелия в газообразном состоянии, атомы которой при прохождении электрического тока возбуждаются, возникает газовый разряд, и вследствие перехода колебательной энергии в световую, получаем монохроматичный и направленный лазерный луч необходимой мощности. Охлаждение активной среды производится гелием, система охлаждения оборудования может быть воздушной или водяной (для особо мощных аппаратов).

Газодинамические СО₂ лазеры генерируют мощное ИК-излучение с длиной волны 10,6 мкм при номинальной мощности 10-100 Вт.

Одним из недостатков их эксплуатации есть применение для фокусировки луча линз не из простого оптического стекла, а выполненные из специального сырья, как селенид цинка, германий; зеркал с серебряным или позолоченным покрытием. Но в отличие от лазерного оборудования с другими источниками, газовые производятся в виде планшетных лазерных систем с возможностью перемещения маркирующего луча с помощью двух кареток по осям Х и Y, что даёт преимущество работать на большом поле (около 1м х 1м). Наравне с доступной стоимостью и большой мощностью (отдельные машины для раскройки листового материала обеспечивают 250 и даже 800 Вт), это и есть главные достоинства СО2 лазера.

Green laser (Зеленый лазер)

По сути, твердотельный представитель с диодной накачкой (DPSS — Nd: Yag или YVO4), но использует в два раза меньше, в сравнении с ними, длину волны генерированного излучения, относящегося к категории зеленого спектра. При этом не получаем мощность большой величины, и лучом с длинной волны 532 nm эффективно обрабатываются материалы, чувствительные к температурному воздействию, такие как пластики, пластмассы, сверхтонкие металлические объекты, кремниевые пластины, изделия с покрытием тонкими плёнками, электронные компоненты.

Луч Green laser с вдвое меньшим диаметром, чем луч стандартного инфракрасного излучения (1064 nm) позволяет выполнять маркировку более тонкими линиями, наносить микро-знаки. Ценной особенностью Зелёного лазера является возможность наносить информацию на материал без сгорания поверхности, а также способность изменять её цвет.

Intra лазер

Технология  Intra laser способна генерировать сверх короткие (предельно короткие) импульсы лазерного излучения и известна применением в фемтосекундных лазерах. Они принадлежат к категории сверхбыстрых лазеров с длительностью во времени ультракоротких импульсов порядка одной фемтосекунды (т.е. 10^-15с), и генерация таких импульсов позволяет получать большую энергию с помощью технологии пассивной синхронизации мод.

 Твердотельное маркирующее оборудование AUTOMATOR с технологией Intra на объёмных кристаллах обеспечивают хорошее качество пучка излучения с широким спектром (длина волны от 1 до нескольких сот nm). Благодаря отсутствию характерного для машин с большей длиной импульса нагрева и плавления материала, Intra лазеры оптимально подходят для работы с теплочувствительными изделиями и деталями, и маркировки очень твёрдых кристаллов (например, алмазов), и других веществ, которые проблематичны для инфракрасных лазеров. Использование лазерного оборудования с технологией Intra находит широкое применение в области полупроводников и микроэлектроники, резки тонких, гибких кремниевых пластин, плёнок дисплеев солнечных панелей.

UV laser (УФ лазеры)

 Технологически относятся к твердотельным, которые работают в ультрафиолетовой области, и конструктивно аналогичны маркираторам с диодной накачкой (DPSS — Nd:Yag или Nd:YVO4). Но излучая в ультрафиолетовом диапазоне с длиной волны 266 nm, 355 nm, 375 nm, лазер с технологией UV имеет тоньше в три раза диаметр луча и более низкую генерацию, что позволяет производить микро-маркировку более тонко, с полным отсутствием механической деформации изделий. Такие UV приборы находят своё применение в науке и промышленности и являются единственным решением для материалов, которые не поддаются маркировке Nd:Yag или Nd:YVO4 лазерами, из-за своей прозрачности для лазерного излучения (например, для создания надписей на полиэтилене).

Технологии лазерной маркировки, применяемые компанией AUTOMATOR, сегодня наиболее эффективно используются в области нанесения информации и не имеют аналогов по качеству и скорости выполнения работ.