1 Predgovor
Kasnih 1970-ih i ranih 1980-ih, potpuno-nova tehnologija primjene lasera-tehnologija laserskog obilježavanja-tiho se pojavila na međunarodnoj sceni. Mašina za lasersko obeležavanje predstavlja značajnu primenu principa laserske obrade; konkretno, koristi obrađeni laserski snop za ozračivanje površine materijala. Svetlosna energija se trenutno pretvara u toplotnu energiju, uzrokujući da se površinski materijal topi ili čak ispari u trenutku, stvarajući tako oznake sastavljene od teksta, šara i drugih elemenata.
2 Područja primjene i prednosti laserskog označavanja
U industrijskom sektoru došlo je do postepenog prelaska sa električne obrade na eru optičke obrade. Mašine za lasersko označavanje su vrlo raznovrsne, nude odlične rezultate i stabilnost, te su stoga našle široku primjenu u brojnim poljima. Sposobni su da graviraju različite metalne materijale-kao i određene-nemetalne materijale-ili kreiraju trajne oznake protiv -falsifikata koje je izuzetno teško ponoviti. Omogućene kompjuterskim ulaznim i izlaznim sistemima i upotrebom mehanizma za skeniranje galvanometra, ove mašine postižu velike brzine obrade. Njihov potpuno zatvoreni svjetlo-sistem za vođenje pokazuje snažnu prilagodljivost različitim uvjetima okoline, dok njihova modularna unutrašnja struktura pojednostavljuje održavanje i servisiranje; oni su posebno-prikladni za integraciju u "on-mrežne" proizvodne tokove. Mašine za lasersko označavanje sada se uveliko koriste za primjenu zaštitnih znakova, brojeva serija, datuma, bar kodova i drugih identifikatora na široku lepezu proizvoda, uključujući različite hardverske predmete, metalne posude, precizne instrumente, automobilske komponente, elektronske dijelove, alate za rezanje, poklone, satove, vodovodne uređaje, okvire za naočale, dugmad, dugmad, kopče i kompjuterske tastature. Slike 1 i 2, respektivno, ilustruju šare nastale laserskim obeležavanjem na magnetnom disku i gumicom. Obradom laserskog označavanja proizvodi se mogu podići u kvalitetu i poboljšati u smislu tržišne konkurentnosti.
Lasersko označavanje ima prednosti koje su gotovo neusporedive tradicionalnim metodama (kao što su hemijsko jetkanje, obrada električnim pražnjenjem, mehaničko graviranje i štampa). Prvo, koristi tehnologiju numeričke kontrole (NC)-ili direktnu kompjutersku kontrolu-što čini izuzetno lakim mijenjanje sadržaja označavanja; ova mogućnost je savršeno usklađena sa visokim-efikasnošću i brzim-zahtjevima moderne proizvodnje. Drugo, korišćenjem lasera kao medija za obradu, postiže se izuzetna preciznost graviranja dok demonstrira široku kompatibilnost sa različitim materijalima, omogućavajući stvaranje veoma zamršenih i izuzetno izdržljivih oznaka na širokom spektru površina. Konačno, budući da proces ne uključuje fizički kontakt ili mehaničku silu koja djeluje na radni komad, on osigurava da su originalna preciznost i integritet radnog komada u potpunosti očuvani. Može poslužiti kao završna faza proizvodnog procesa, čime se eliminiše potreba za završnom završnom obradom nakon-obilježavanja. Metoda njegove obrade je vrlo fleksibilna, sposobna je zadovoljiti zahtjeve i laboratorijskog-stila, male-serijske proizvodnje i velike-industrijske proizvodnje. Nadalje, ne stvara zagađivače i ne uzrokuje zagađenje okoliša-faktor od posebnog značaja u današnjem svijetu, gdje je zaštita životne sredine sve više prioritet. Ono što je najvažnije, oznake kreirane pomoću tehnologije laserskog označavanja izuzetno je teško krivotvoriti ili promijeniti, čime se nude robusne mogućnosti protiv-falsifikovanja. Od 1990-ih-potaknuta rastućom zrelošću tehnologije laserskog obilježavanja, kontinuiranim usavršavanjem opreme za lasersko obilježavanje i sve dubljim razumijevanjem ove nove tehnike od strane tržišta-i uglavnom zbog njenih izrazitih prednosti, tehnologija laserskog obilježavanja dobija sve širu primjenu na međunarodnom nivou. Primjetno, kada je renomirana američka korporacija Intel lansirala svoju novu generaciju kompjuterskih CPU čipova-Pentium, Pentium Pro i Pentium MMX-, koristila je tehnologiju laserskog obilježavanja da unese oznake na površinu svakog pojedinačnog čipa.
3 Klasifikacija mašina za lasersko obeležavanje
Kako se postiže lasersko označavanje? Uopšteno govoreći, lasersko obeležavanje se postiže pod kompjuterskom kontrolom stvaranjem relativnog kretanja između radnog komada i laserskog snopa; ovo uzrokuje da laserska zraka ukloni željene simbole i uzorke na površinu obratka. Teoretski, sve dok se može uspostaviti kontrolisano relativno kretanje između lasera i obratka, lasersko obeležavanje se može realizovati. Shodno tome, trenutno polje laserskog obeležavanja sadrži širok izbor mašina za lasersko obeležavanje.
Na osnovu toga da li je laserski snop stacionaran ili u pokretu, mašine za lasersko označavanje mogu se široko kategorizirati u dvije vrste: fiksni-sistemi snopa i pokretni-sistemi snopa. Kao što nazivi sugeriraju, prvi uključuje stacionarni laserski snop sa pokretnim radnim komadom, dok drugi uključuje pokretni laserski snop sa stacionarnim radnim komadom. Mašine za lasersko označavanje sa fiksnim snopom- obično koriste CNC-kontrolisani dvodimenzionalni radni sto-za manipulaciju radnim komadom koji se označava. Njihova primarna prednost je relativno niska cijena; međutim, njihovi nedostaci su jednako očigledni: spore brzine označavanja, niža preciznost označavanja, poteškoće u označavanju složenih sadržaja kao što su fotografije i izazov integracije u online proizvodne linije. Mašine za lasersko označavanje sa pokretnim snopom mogu se dalje podijeliti na različite tipove na osnovu specifične metode manipulacije snopom; dok svaki od njih ima svoje jedinstvene prednosti i nedostatke, sistemi s pokretnim-snopovima generalno nadmašuju sisteme s fiksnim{11}}sistemima. Među sistemima pokretnih{13}}snopa, mašina za lasersko označavanje zasnovana na galvanometru{14}} ističe se kao vrhunski primjer. Trenutno je široko prihvaćeno u međunarodnoj zajednici za lasersko označavanje da se, među raznolikim nizom dostupnih mašina, sistem baziran na galvanometru-zahvaljujući svojim brojnim inherentnim prednostima-pojavio kao glavni proizvod i smatra se definitivnim smjerom za budući razvoj laserske tehnologije.
Na osnovu tipa upotrebljenog izvora svetlosti, mašine za lasersko obeležavanje se takođe mogu klasifikovati na YAG laserske mašine za obeležavanje i CO2 laserske mašine za obeležavanje; ova dva različita izvora svjetlosti su pogodna za označavanje različitih vrsta materijala. Zbog razlika u talasnoj dužini, mašine za lasersko obeležavanje CO2 gasom su ograničene na obeležavanje ne-nemetalnih materijala, dok YAG mašine za lasersko obeležavanje{4}}u čvrstom stanju mogu da obeležavaju i ne-nemetalne i metalne materijale. Primarni potrošni materijal za mašinu za lasersko obeležavanje CO2 gasa su mešavina gasa ili rezervne laserske cevi; osim toga, germanijumska sočiva su habajuće-i-komponente koje nose relativno visoku cijenu. Nasuprot tome, glavni potrošni materijal za YAG lasersku-mašinu za označavanje u čvrstom stanju je lampa pumpe (pulsni laseri koriste ksenonske lampe, dok laseri s kontinuiranim{12}}talasima koriste kriptonske lampe), koja je jeftina. Posljednjih godina, potaknuta padom cijene poluvodičkih lasera, pojavila se nova vrsta laserske tehnologije: poluvodički{14}}laserski kristali sa pumpom (kao što je YAG), koji generiraju laserski snop na talasnoj dužini od 1064 nm. Ove sisteme karakterizira radni vijek-bez održavanja od 10.000 sati, kompaktan otisak i-za razliku od tradicionalnih sistema-ne zahtijevaju veliku-infrastrukturu za hlađenje. Daheng Laser (Kina) je bio pionir na domaćem tržištu, uspješno razvijajući prvu poluvodičku{24}}mašinu za lasersko označavanje YVO4 sa pumpom; ova tehnologija je dostigla napredni međunarodni standard i od tada je postala standardizovani, uspostavljeni proizvod.
4 Izbor mašina za lasersko obeležavanje
Laserski sistemi za označavanje koriste lasersku energiju za stvaranje tragova na podlozi; međutim, stvarni efekti mogu drastično varirati, u zavisnosti od faktora kao što su vrsta lasera koji se koristi i inherentna svojstva materijala supstrata. Na primjer, CO2 laseri s kontinuiranim-talasima obično stvaraju tragove površinskom ablacijom (jetkanjem); pulsni poprečno pobuđeni gasni laseri atmosferskog-pritiska (TEA) postižu obilježavanje karbonizacijom; ekscimer laseri se oslanjaju na fotohemijske reakcije; dok Nd:YAG laseri koriste metode termohemijske reakcije.
Svaka specifična aplikacija predstavlja jedinstveni skup zahtjeva performansi; shodno tome, izbor laserskog sistema se ne može izvršiti proizvoljno. Za dizajnere sistema za lasersko označavanje, kritični izazov leži u odabiru najprikladnije laserske talasne dužine i optičke konfiguracije za bilo koji materijal supstrata kako bi se osiguralo stvaranje idealne,-oznake visokog kvaliteta. Ključ uspješnog laserskog obilježavanja leži u rigoroznoj primjeni "6-Sigma" metodologije. Na primjer, u kontekstu obilježavanja plastike, dizajneri moraju temeljito analizirati i hemijski sastav materijala i proces oblikovanja kako bi osigurali jednoliku disperziju aditiva i olakšali sveobuhvatnu integraciju tehnologija kontrole kvaliteta – kao što su sistemi mašinskog vida.
Nd:YAG i CO2 laserski sistemi koji se mogu upravljati snopom do danas su najidealnija rješenja za aplikacije laserskog označavanja. Ilustracija fizičke konfiguracije Nd:YAG laserske mašine za obeležavanje može se naći na slici 3. Tipičan sistem koristi par ogledala za skeniranje da usmerava laserski snop, usmeravajući ga kroz sistem sočiva objektiva kako bi se precizno fokusirao na ciljnu površinu; ova ogledala izvršavaju svoje pokrete skeniranja u strogom skladu sa komandama koje izdaje upravljački računar. Drugi laseri-kao što su pulsni poprečno pobuđeni atmosferski-gasni laseri pod pritiskom-koriste označavanje maskom, dok CO2 laserski sistemi za označavanje tačkom{9}}takođe zauzimaju mjesto u industriji obilježavanja.
