Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
8 (800) 775-38-88
Бесплатно по РФ
Санкт-Петербург
    ru en
    Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
    Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
    Лазерная маркировка ультрафиолетовым лазером
    Статьи

    Лазерная маркировка ультрафиолетовым лазером

    17.06.2021
    Поделитеcь новостью:

    Лазерная маркировка ультрафиолетовым лазером

    С.Шелыгина, А.Акимов, Н.Буров, АО «ЛЛС» , Currie Rao, Neo Yang, компания Huaray

    Лазерная маркировка - самый современный метод нанесения графической или текстовой информации на поверхности материалов широкого спектра. Она представляет собой локальное облучение поверхности сфокусированным лазерным излучением с высокой плотностью мощности, которое сопровождается удалением материала (абляцией), изменением его цвета и структуры в результате физической или химической реакции, в результате чего формируется перманентное изображение высокой точности.

    По сравнению с традиционной механической гравировкой, химическим травлением, трафаретной печатью и струйной маркировкой, лазерная маркировка обладает рядом преимуществ.

    Таблица 1. Сравнение лазерной маркировки и струйной печати.

     

    Лазерная маркировка


    Струйная печать


    Обработка

    Защита от подделок

    • Перманентное изображение, устойчивое к механическому воздействию, кислотным и щелочным средам, высоким и низким температурам

    • Сложно повторить или изменить

    • Изменяемый и неустойчивый рисунок

    Рабочее состояние

    • Высокая эффективность

    • Безостановочная маркировка

    • Работа в статическом или динамическом режиме

    • Низкая эффективность, работа в статическом режиме

    Гибкость

    • Маркировка серийных номеров, штрих-кодов, QR-кодов, логотипов, графических рисунков любой сложности

    • Маркировка штрих-кодов, номеров, простой графики

    • 24 – часовая непрерывная работа

    • Программное обеспечение практически полностью исключает брак

    • Не требует обслуживания

    • Не нуждается в создании специальных рабочих условий

    • Может быть встроена в любую производственную линию

    • Высокий процент брака

    • Зависимость от рабочих условий

    Разрешение

    • Высокое ≥500 DPI

    • Низкое ≤60 DPI

    Стоимость

    Исходная стоимость

    • Высокая

    • Низкая

    Стоимость

    эксплуатации

    • Низкая

    • Высокая

    Расходные материалы

    • Не требуются

    • Требуются

    Экологичность и безопасность

     

    • Экологически безопасно

    • Загрязняет окружающую среду


    Установки для лазерной маркировки изготавливают на основе газовых (СО2-), волоконных и твердотельных (Nd:YAG-) лазеров.

    Лазерные маркировщики на основе СО2-лазера обычно применяются для маркировки неметаллов: бумаги, кожи, дерева и т.д. Они имеют небольшой ресурс работы и требуют сложного технического обслуживания.

    Наиболее широкое распространение получили волоконные лазерные маркировщики. Их популярность  обоснована более низкой стоимостью, большим ресурсом работы (около 100 000 рабочих часов без обслуживания) и простотой обслуживания. Волоконные лазеры с конструкцией, выполненной по схеме MOPA (оптического усилителя мощности), с перестраиваемой длительностью импульса, позволяют получать черную маркировку на анодированном алюминии, цветную маркировку на металлах, позволяют получать более контрастную маркировку на некоторых видах пластиков, в отличие от обычных волоконных лазеров.


    Рисунок 1. Пример СО2-лазерной маркировки на скорлупе. 

    Рисунок 2. Пример СО2-лазерной маркировки на коже.


       

    Рисунок 3. Пример волоконной лазерной маркировки на керамике 


      

    Рисунок 4. Пример волоконной лазерной маркировки на металле


    Недостаток волоконных лазеров заключается в том, что при маркировке пластиков они выжигают материал, маркировка получается неконтрастной и недостаточно высокой точности.

    Большинство проблем волоконных маркировщиков решаются использованием маркировщиков на основе ультрафиолетового лазера с длиной волны излучения 355 нм.

    355 нм – длина волны излучения третьей гармоники твердотельного лазера. Ее генерация происходит по следующей схеме: источник накачки, диод с длиной волны 808 нм, создает инверсию населенности в кристалле Nd:YVO4, который излучает на длине волны 1064 нм. Его излучение попадает на нелинейный кристалл I, в котором возбуждается вторая гармоника (532 нм), затем излучение основной частоты смешивается с излучением второй гармоники на нелинейном кристалле II. В результате на выходе излучается третья гармоника.

       

    Рисунок 5. Схема генерации третьей гармоники твердотельного лазера (на примере УФ-лазера компании Huaray).


    Длина волны ультрафиолетового лазера 355 нм универсальна для маркировки широкого спектра материалов и идеально подходит для применений, требуемых «холодной маркировкой», то есть с небольшой зоной теплового воздействия.  Ультрафиолетовый лазер может выполнять маркировку пластмасс и силиконовых материалов, бумаги, а также маркировку стекла с меньшим риском микроразрушений.

    Ультрафиолетовый лазер излучает на длине волны в 3 раза меньшей волоконного лазера (третья гармоника), 355 нм против 1064 нм, что позволяет достигнуть меньшего размера пятна на обрабатываемой поверхности. А так же, длина импульса УФ-лазеров короче, чем у волоконных, за счет чего то же самое количество энергии сообщается материалу за меньшее время. Таким образом, при обработке некоторых полимеров УФ-излучение не «выжигает» материал, а модифицирует его, разрушая химические связи в веществе, за счет концентрации большой энергий в меньшем объеме и за меньшее время.

    Все это позволяет получить контрастное изображение высокой точности на пластике любого цвета (в том числе черном ПВХ и сшитом полиэтилене).

    На рисунках приведены примеры маркировки, выполненной маркировщиками на основе волоконного (Fiber), СО2- и УФ (DPSS) лазеров на различных материалах.

       

    Рисунок 6. Маркировка на металле, выполненная УФ лазером (DPSS) имеет более высокое разрешение.


     

    Рисунок 7. Маркировка бумаги: УФ-лазер в отличие от СО2-лазера не карбонизирует бумагу.


       

    Рисунок 8. Маркировка пластиков: четкая и контрастная маркировка УФ-лазером как на белом, так и на цветном пластике.


       

    Рисунок 9. Сравнение маркировки трубы, выполненной на волоконном маркировщике (1064 нм) и УФ-маркировщике  (355 нм): волоконный плавит материал, УФ-осветляет.


    Установки для лазерной маркировки на основе ультрафиолетового лазера с длиной волны 355 нм подходит для прецизионной обработки электронных компонентов, маркировки печатных плат и микрочипов, солнечных батарей, точной маркировки медицинских инструментов, а также всех видов стекла, керамики, LED панелей, пластиков, бумаги, активно применяются на производстве кабелей, позволяя наносить контрастную маркировку с высоким разрешением на изоляцию кабеля любого диаметра, а также идентификационную информацию (серийные номера, QR-коды, штрих-коды и т.д.) на поверхности материалов широкого спектра, в том числе на «трудные материалы» :сшитый полиэтилен, полиэтилен, ПВХ и др.

    Все приведенные примеры маркировки изделий выполнены на оборудовании, производимом компаниями HGTECH. В основе установок находился твердотельный лазерный источник (DPSS) производимый компании Huaray.

       

    Понравилось?
    Обязательно поделитесь статьей в социальных сетях!