Marcarea laser industrială este folosită atunci când un produs sau o componentă are nevoie de un marcaj precis, repetabil și, în multe aplicații, permanent. Numere de serie, coduri Data Matrix, coduri QR, logo-uri, simboluri sau informații de trasabilitate pot fi aplicate direct pe suprafața produsului, fără cerneală.
Tehnologia se întâlnește în producția de componente metalice și plastice, automotive, electronică, dispozitive medicale, ambalaje, cabluri, profile extrudate și în multe alte procese industriale.
Termenul „laser” acoperă însă tehnologii diferite. O soluție potrivită pentru o piesă din oțel poate avea rezultate slabe pe un plastic sensibil sau pe o folie. Lungimea de undă, materialul, puterea, optica și timpul disponibil pentru realizarea marcajului influențează direct rezultatul.
Din acest motiv, alegerea unui sistem de marcare laser pornește de la produs și de la cerințele procesului de producție.
De la teoria lui Einstein la primul laser
Principiul fizic folosit de laser a fost descris cu mult înainte de apariția echipamentelor industriale.
În 1917, Albert Einstein a formulat conceptul de emisie stimulată, care avea să devină una dintre bazele teoretice ale tehnologiei laser.
În anii 1950 au fost dezvoltate sistemele MASER, bazate pe un principiu similar, dar utilizate pentru amplificarea microundelor. În 1958, Charles Townes și Arthur Schawlow au descris posibilitatea extinderii principiului către domeniul optic.
În 1960, Theodore Maiman a prezentat primul laser funcțional, folosind un cristal sintetic de rubin.
Tehnologia s-a dezvoltat rapid în deceniile următoare și a ajuns să fie utilizată în telecomunicații, medicină, electronică, cercetare și producție industrială.
În domeniul marcării, unul dintre avantajele importante este controlul foarte precis asupra zonei în care energia ajunge pe suprafața produsului.
De unde vine cuvântul LASER?
LASER este un acronim format din expresia engleză:
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
În limba română, expresia poate fi tradusă prin amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiație.
Denumirea descrie principiul fizic al tehnologiei. În interiorul sursei laser, energia stimulează atomii sau moleculele unui mediu activ, iar prin procesul de emisie stimulată sunt generați fotoni cu proprietăți bine controlate.
Se obține astfel un fascicul de lumină coerent și foarte direcțional, care poate fi focalizat într-o zonă foarte mică. Pentru marcarea industrială, acest control permite realizarea unor caractere, coduri și detalii fine pe suprafața produsului.
Marcarea laser industrială de astăzi
Un sistem laser concentrează energia luminoasă într-un fascicul foarte precis și îl direcționează controlat asupra suprafeței produsului.
Interacțiunea dintre fascicul și material formează marcajul. În funcție de tehnologie, material și parametrii utilizați, laserul poate îndepărta un strat foarte fin, poate modifica suprafața, poate produce o schimbare de culoare sau poate realiza o gravură cu o anumită adâncime.
Capul de marcare nu intră în contact cu produsul. Acest lucru permite lucrul cu piese de forme diferite și simplifică integrarea în multe procese automatizate.
Marcarea poate fi realizată într-o stație de lucru, într-un sistem automat sau direct într-o linie de producție. În configurațiile potrivite, sistemul poate marca și produse aflate în mișcare.
Cum se formează marcajul pe material
Marcarea laser nu produce același efect pe toate materialele.
Pe anumite suprafețe, fasciculul îndepărtează o cantitate foarte mică de material și creează o gravură. Dacă produsul are un strat de acoperire, laserul poate elimina stratul exterior pentru a expune materialul aflat dedesubt.
Pe anumite metale se poate obține o modificare controlată a culorii suprafeței, fără îndepărtarea unei cantități semnificative de material. În cazul unor materiale plastice, interacțiunea cu fasciculul poate determina o schimbare de culoare sau de structură care devine marcajul propriu zis.
Compoziția materialului contează foarte mult.
Două piese care par identice pot reacționa diferit la aceeași sursă laser dacă au aliaje, aditivi, tratamente sau straturi de acoperire diferite. Aceste diferențe pot schimba contrastul, viteza de marcare și aspectul final.
Importanța marcării cu laser în industrie
Durabilitatea este unul dintre principalele motive pentru care tehnologia laser este aleasă în aplicații industriale.
În aplicațiile potrivite, marcajul rezultă prin modificarea suprafeței produsului. Informația poate astfel să rămână lizibilă pe termen lung și să reziste mai bine la manipulare sau la condițiile de lucru.
Laserul poate realiza și detalii foarte fine. Acest lucru este util pentru coduri Data Matrix de dimensiuni reduse, numere de serie, caractere mici sau elemente grafice.
Procesul nu necesită cerneală, solvent sau ribbon pentru formarea marcajului. Exploatarea sistemului poate implica însă alte cerințe. În funcție de material și de proces, pot fi necesare sisteme de extracție pentru fum și particule, elemente de protecție și operațiuni periodice de întreținere a opticii.
Viteza este un alt avantaj în multe aplicații. Valoarea reală depinde însă de mesaj. Un număr scurt de caractere și un cod Data Matrix complex nu necesită același timp de marcare.
Unde se utilizează marcarea laser industrială
Componente metalice și automotive
Piesele metalice reprezintă una dintre cele mai cunoscute aplicații pentru marcarea laser.
Pot fi aplicate numere de serie, coduri Data Matrix, coduri QR, logo-uri și alte informații folosite pentru identificarea și trasabilitatea componentelor.
În funcție de aliaj și de cerințele proiectului, marcajul poate fi foarte fin la suprafață sau poate avea o anumită adâncime.
În automotive, unde componentele trec prin mai multe etape de producție și control, identificarea individuală a piesei poate fi importantă pe tot parcursul procesului.
Electronică și componente tehnice
În electronică apar frecvent suprafețe mici, componente sensibile și cerințe ridicate privind precizia.
Carcasele, conectorii, contactele, componentele plastice, PCB-urile și alte piese pot necesita coduri de dimensiuni reduse, simboluri sau informații de identificare.
Pentru astfel de aplicații, alegerea lungimii de undă trebuie făcută în funcție de material și de efectul termic acceptat.
Dispozitive și componente medicale
Marcarea laser poate fi utilizată pentru identificarea instrumentelor, dispozitivelor și componentelor realizate din materiale compatibile cu procesul.
Aici contează foarte mult dimensiunea codului, contrastul, lizibilitatea și comportamentul marcajului pe materialul respectiv.
Testarea pe piesa finală este recomandată, mai ales atunci când geometria sau finisajul suprafeței influențează rezultatul.
Ambalaje
Laserul poate fi utilizat și pentru marcarea anumitor ambalaje din carton, hârtie, plastic, sticlă și alte materiale compatibile.
Pot fi aplicate informații de producție, loturi, coduri, simboluri sau elemente grafice.
Materialul ambalajului rămâne criteriul principal în alegerea tehnologiei. Un sistem care funcționează foarte bine pe carton poate să nu fie potrivit pentru un film plastic subțire.
Cabluri, țevi și profile extrudate
În procesele de extrudare, produsul se deplasează continuu, iar marcajul trebuie repetat la intervale precise.
În configurațiile potrivite, laserul poate aplica texte, coduri și alte elemente de identificare fără oprirea produsului.
Viteza liniei, materialul și distanța disponibilă pentru marcare trebuie analizate înainte de alegerea sistemului.
Lemn, hârtie și alte materiale organice
Pe lemn, carton și hârtie, laserul poate crea un contrast vizibil prin interacțiunea termică cu suprafața.
Rezultatul poate varia în funcție de tipul lemnului, culoare, umiditate, tratament sau finisaj.
Și în aceste aplicații, testarea pe materialul real ajută la alegerea parametrilor și a sursei potrivite.
Sistemele de marcare cu laser din portofoliul B-mark
Portofoliul B-mark include sisteme cu laser fibră, CO₂, UV, verde și Vanadate.
Alegerea dintre aceste tehnologii pornește de la lungimea de undă și de la modul în care materialul absoarbe energia fasciculului.
Puterea este importantă, dar nu poate fi analizată separat de material și de rezultatul dorit.
Laser cu fibră
Laserul cu fibră este folosit frecvent pentru marcarea metalelor și a anumitor materiale plastice.
Poate fi utilizat pe oțel, inox, aluminiu, titan, alamă și alte metale compatibile. În funcție de material și parametri, permite realizarea de marcaje cu contrast ridicat, îndepărtarea unor straturi superficiale sau gravarea suprafeței.
Este întâlnit des în automotive, prelucrarea metalelor, electronică și producția de componente tehnice.
Laser CO₂
Laserul CO₂ este potrivit pentru numeroase materiale nemetalice.
Printre acestea se află lemnul, hârtia, cartonul, sticla, anumite materiale plastice și diverse tipuri de acoperiri.
Este utilizat frecvent în ambalare și în procesele în care marcajul trebuie realizat direct pe material.
Comportamentul pe suprafețe metalice este diferit față de cel al laserului cu fibră, motiv pentru care alegerea trebuie făcută în funcție de substrat.
Laser UV
Laserul UV este potrivit pentru aplicații care cer precizie ridicată și un efect termic redus asupra materialului.
Lungimea de undă mai scurtă permite lucrul cu materiale care pot fi mai dificil de marcat cu surse în infraroșu.
Poate fi utilizat pentru anumite materiale plastice sensibile, componente electronice, produse medicale și alte aplicații în care deformarea suprafeței trebuie limitată.
Uneori se folosește expresia „marcare la rece”. Procesul produce totuși energie termică. Termenul descrie faptul că efectul termic asupra materialului poate fi mai redus decât în cazul altor tehnologii laser.
Laser verde
Laserul verde este ales pentru aplicații în care această lungime de undă este absorbită mai bine de material.
Poate fi potrivit pentru anumite plastice, materiale sensibile, componente electronice și unele suprafețe reflectorizante.
Este luat în calcul atunci când contrastul sau precizia necesară nu sunt obținute suficient de bine cu alte surse.
Laser Vanadate
Laserele Vanadate folosesc un mediu activ solid și oferă o calitate foarte bună a fasciculului.
Aceste caracteristici sunt utile pentru marcaje fine, coduri mici și elemente grafice care cer un nivel ridicat de detaliu.
Pot fi utilizate pe anumite metale, materiale plastice, suprafețe acoperite și alte substraturi industriale compatibile.
B-mark vă ajută să alegeți marcatorul cu laser potrivit
B-mark lucrează cu soluții de marcare și codificare industrială din 2004, iar tehnologia laser face parte din portofoliul destinat identificării și trasabilității produselor.
Într-un proiect de marcare laser, pornim de la piesa care trebuie marcată.
Analizăm materialul, suprafața, dimensiunea marcajului, viteza procesului și rezultatul dorit. Aceste informații ne ajută să identificăm tehnologia și configurația potrivite.
Atunci când aplicația o cere, realizăm teste pe mostrele clientului. Astfel putem vedea direct cum reacționează materialul și cum arată marcajul înainte de alegerea echipamentului.
Acest lucru este util în special pentru materiale plastice, acoperiri, aliaje speciale și aplicații în care contrastul sau dimensiunea codului sunt importante.
O fotografie dintr-un catalog poate arăta ce este capabil să facă un sistem în anumite condiții. Mostra clientului ne arată dacă acel rezultat poate fi obținut pe produsul care va intra efectiv în producție.
Pentru o imagine de ansamblu asupra sistemelor disponibile în portofoliul B-mark, puteți consulta categoria dedicată:
