Beam-Steered Marquage laser des plastiques

Beam-piloté Nd: YAG (Neodymium: Yttrium Aluminium Garnet) de marquage au laser offre une combinaison unique de vitesse, la permanence et la polyvalence d'imagerie sans contact dans un processus de marquage. Le marquage peut générer des économies considérables dans le secteur manufacturier et réduit les coûts d'outillage au laser, l'élimination des processus secondaires et l'élimination des consommables et des frais d'inventaire réduite, la qualité contrôler les coûts et les temps d'arrêt de maintenance. Marquage laser améliore souvent l'aspect esthétique de l'image de marque, ce qui augmente la valeur perçue du produit.

De tous les matériaux, les plastiques sont les plus difficiles en termes d'interaction du laser avec la matière et la qualité d'image requise. La grande variété de matières chimiques et les couleurs et les exigences esthétiques des demandes de la plupart des plastiques nécessitent une attention particulière à la fois dans la chimie des matériaux et des techniques d'imagerie. La mise en œuvre réussie de la technologie de marquage au laser nécessite une connaissance pratique de la fonction du marqueur laser et les capacités et d'un commis, approche d'équipe par l'utilisateur.

Marquage Fundamentals

Marquage laser est un procédé thermique qui utilise un faisceau de grande intensité de la lumière laser focalisé pour créer une marque contrastante sur la surface du matériau. Comme le matériau cible absorbe la lumière laser, les augmentations de température à la surface pour induire un changement de couleur dans le matériel et / ou vaporisation de matériel pour graver la surface.

Beam-piloté de marquage laser emploie des miroirs montés sur la grande vitesse, ordinateur galvanomètres contrôlée pour diriger le faisceau laser sur la surface cible. Chaque galvanomètre fournit un axe de mouvement du faisceau dans le domaine du marquage. A multi-élément, plate-assemblage lentille de champ se concentre ensuite la lumière laser pour obtenir une densité de puissance élevée sur la surface de travail tout en maintenant la axé sur place Voyage sur une surface plane. La sortie du laser est déclenché sur le faisceau blanc entre les traits de marquage.

Le marquage peut être effectué à une vitesse de jusqu'à 5000 mm / s avec une vitesse de positionnement entre les traits marquant de 50,000 mm / sec. Parce que le processus repose sur la conduction de la chaleur dans le plastique, le marquage vitesses sont généralement plus lent que la capacité maximale du système pour permettre la conduction suffisante pour atteindre les résultats souhaités.

Le faisceau directrices marqueur peut reproduire pratiquement tous en noir et blanc d'images, y compris des largeurs variables en ligne et des images aussi petit que 0,0001 pouce. Actuel de l'informatique, la technologie d'imagerie produit des graphiques très complexes avec des largeurs de ligne, une résolution et une précision nettement inférieur à 0,001 pouce. Parce que l'image est créée par "dessin" avec le faisceau laser, le temps de marquage dépend de la quantité et la complexité du texte et des graphiques. Grâce à l'imagerie générée par ordinateur, de tout élément graphique ou l'ensemble du programme de marquage peut être instantanément changé avant une nouvelle partie est positionné pour le marquage.

Les lasers Nd: YAG amplifier la lumière de 1.06mm longueur d'onde dans le proche infrarouge. Ils sont uniques parmi les différents types de lasers dans la mesure où ils fonctionnent un peu comme un condensateur "optique". En fonctionnement pulsé, Nd: YAG magasins d'énergie laser entre les impulsions, ce qui entraîne les puissances de crête de kilowatts d'énergie lumineuse. Un laser Nd: YAG émettant 75 watts de lumière continue, pulsé à 1 kHz, émet un train d'impulsions avec des puissances de crête de 110.000 watts. Le "condensateur optique" effet fournit la puissance de pointe nécessaire pour vaporiser la matière. Pour les applications plastiques, le laser doit également être exécuté dans un chapeau "haut" mode, où la distribution de puissance est assez même à travers la section transversale du faisceau laser afin d'éliminer les "points chauds" dans le chemin de marquage.

Le faisceau directrices Nd: YAG marqueur remplace souvent acides et des systèmes électro-etch, l'estampage et de poinçonnage des systèmes, et ceux d'autres systèmes de marquage, qui en permanence des produits marque par impression ou gravure. Il remplace aussi d'autres systèmes d'impression moins permanente, y compris à jet d'encre.

Non couché Plastics

La plupart des plastiques non couché doit être dopé avec un matériau réfléchissant à la longueur d'onde laser pour éviter la sous-absorption de la lumière laser, ce qui entraîne une perte de contrôle de la hausse des températures et la fonte excessive sur la surface. Light-plastiques de couleur sont dopés avec mica, dioxyde de titane ou en carbone contenant du matériel. La chaleur produite par l'absorption de la lumière laser provoque le carbone de migrer vers la surface, produisant une marque sombre contrastant contre le plastique fond inchangé.

Les plastiques sont des semi-transparent au proche infrarouge, longueur d'onde du laser Nd: YAG. Selon le degré de transparence et de la puissance de sortie du laser, le faisceau laser peut altérer la surface du matériau à des profondeurs de plus de 0,025 mm, sans atteindre la température de vaporisation à la surface. Si vaporisation du matériau se produit, la couche de carbone est amincie et l'image de marque apparaît délavé.

Il ya eu beaucoup de succès dans la modification de la profondeur de la migration de carbone pour créer des graphiques à échelle de gris sur les plastiques légers. Ajustant la puissance et / ou du taux d'impulsions du laser contrôle la profondeur de pénétration et d'therebv l'obscurité de la marque. Augmenter la puissance du laser va augmenter la profondeur totale de pénétration et de l'épaisseur de la couche de carbone. L'augmentation de la fréquence du pouls se traduira par une largeur plus faible impulsion et puissance de crête. L'exposition plus longue accroît également la profondeur de pénétration et la couche de carbone associées.

En plastique noir est dopé avec un matériel qui produit une couleur plus claire que la matière se dilate et la densité diminue. Comme la température de la matière plastique, le plastique se développe pour former une plaquette "" sur la surface et une marque de couleur claire. Comme pour les matières plastiques lumière, la température doit être étroitement contrôlée pour éviter une absorption. Si la température monte trop haut et que les sursauts blister, la matière est perdue et la marque perd de contraste.

Pas tous les plastiques nécessitent dopant pour obtenir une note contrastée. Plusieurs plastiques ne donnent d'excellents résultats sans additifs, par exemple, les polycarbonates plus noire produisent une neige marque blanche sans en altérer la chimie.

Enduits plastiques

Plastiques enrobés composé d'un plastique solide, translucide ou transparent avec une ou plusieurs couches d'encre ou de peinture. L'image de marque est créée par des température de vaporisation de la surface pour enlever la couche de finition et d'exposer le plastique sous-jacente ou une seconde couche.

Plastiques enrobés permet beaucoup de contrôle sur la sélection de la couleur et le marquage de contraste. Les matières plastiques transparentes permettant au concepteur d'utiliser une partie sous-jacente de créer la couleur de fond (marquage d'images), tandis que la couche de finition détermine la couleur de premier plan. En plastique rigide établir leur propre fond d'écran avec la couleur du plastique. En plastique translucide sont fréquemment utilisés pour les applications back-lit. Le plastique est d'abord enduit d'une peinture blanche et recouvert d'une couche de finition noire. Le laser enlève la couche de finition, ce qui expose la peinture blanche pour la visibilité de jour. Lorsque la pièce est rétro-éclairé de nuit, l'éclairage illumine le plastique translucide derrière le marquage et l'image apparaît dans la couleur du plastique.

La peinture ou l'encre utilisée doit être propice au traitement laser. Standard peintures et encres ne sont ni prévisibles ni contrôlables lorsqu'il est exposé à la sortie du laser. Les encres brûlent facilement et peut se mélanger à la matière plastique sous-jacent tout à l'état liquide en fusion. Laser-compatible avec les encres sont mélangées avec une base de silicone matériau réfléchissant à la sortie du laser, ce qui réduit l'absorption de lumière de l'encre et le taux de réaction thermique. Les peintures doivent être adaptées pour le traitement à haute température et être exempt de tout contaminant mai absorber la longueur d'onde laser et d'accélérer la montée thermique.

Pour parvenir à une qualité d'image, la couche de finition doit être complètement enlevée avec un impact minimal sur le plastique sous-jacente ou un manteau secondaire. Afin de maximiser le ratio d'absorption de la lumière entre les deux couches, la couche de finition doit toujours être de couleur foncée et de la couche sous-jacente contrastées doit être une couleur de lumière. La couleur sombre absorbe un pourcentage relativement élevé de la lumière laser, résultant en une plus haute température de surface, tandis que la couleur de la lumière se reflète un pourcentage plus élevé et minimise l'échauffement. Le plastique sous-jacente, de peinture ou l'encre devrait aussi être assez épaisse pour supporter une quantité mineure de l'enlèvement de matière lors de la correction.

Marquage des plastiques enrobés est un processus à plusieurs étapes dans lequel la première passe, le marquage élimine la majorité de la couche supérieure. Le résidu restant est enlevé avec une seconde, plus faible pouvoir de passer à minimiser l'effet de la matière sous-jacente. Pour la définition des contours précis, les contours de l'image est marquée avant le remplissage dans l'image. Le contour est marqué d'un bord lourds Pass (soit 50 kHz, 250 mm / sec, 2.5 watts), suivie par un faible pouvoir passer de nettoyage (50 kHz, 250 mm / sec, 1.75 watts). L'image est ensuite remplie, si désiré, avec une passe de fort remplissage (50 kHz, 650 mm / sec, 6 watts) et passer le nettoyage ultérieur (50 kHz, 6,50 mm / sec, 4.5 watts). Soins à déterminer les paramètres du procédé pour chaque passage et le bord des chemins et de remplir faisceau se traduira par un croustillant, un haut contraste et haute qualité de marquage de l'image.

Préparation et installation

Peut-être l'élément le plus critique dans l'application réussie de marquage au laser est la composition des programmes de pièce. Lors du remplacement d'une technologie de marquage existants, il faut compter jusqu'à six mois pour la conversion du travail des arts visuels à une partie de marquage des programmes informatiques. Même si la maquette actuelle réside dans des fichiers AutoCAD, le temps doit être alloué pour convertir les fichiers aux programmes optimisés marquage.

De nombreux utilisateurs commencent par des milliers de feuilles d'œuvres d'art Mylar. (Mylar est un nom commercial de DuPont.) Chaque film Mylar est scanné pour créer une image bitmap. Le bitmap scannés, pourraient être directement convertis au format laser marqueur avec une qualité d'image bonne, mais la durée du cycle serait inutilement long, avec une ligne de marquage excessif se chevauchent.

Pour de meilleurs résultats, d'importer le bitmap numérisés dans AutoCAD comme une position modèle. Créer une marque distincte "logo" pour chacun des caractères alphanumériques et des images graphiques, et, dans AutoCAD, placez chaque logo en position sur un calque séparé, en utilisant le modèle de bitmap comme un guide de positionnement. Une bibliothèque de logos optimisé facilite la création de programmes à partir de l'œuvre numérisée, permet crénage texte non standard et ligne de premier plan, et veille à faible temps de cycle et la qualité d'image élevée. Après que tous les logos sont en place, le modèle de couche est enlevée, et le fichier CAO final est converti au format marqueur laser programme.

Si l'œuvre d'art existe déjà dans un format de fichier CAO, les éléments d'image peut être optimisée sans l'aide d'une bibliothèque séparée de logos. Chaque élément y compris les éléments répétitifs partagés entre les dessins doivent être individuellement optimisé. Il faudra beaucoup plus de temps pour convertir de grandes quantités de fichiers, et il n'y a aucune garantie que tous Clement est optimisé correctement. Il est beaucoup plus efficace d'utiliser le fichier AutoCAD original comme modèle pour le placement des logos optimisés.

Mise en oeuvre d'un faisceau directrices de marquage laser nécessite un effort d'équipe. Avec la mise en œuvre coopérative. fabrication peut assurer l'acheminement des produits et l'intégration avec les contrôles existants, le ministère veille à ce que les matériaux plastiques et les revêtements sont appropriés pour le marquage laser et l'ingénierie produira le cadre des programmes de marquage avec des temps de cycle bas et des images de haute qualité. L'équipe de planification minutieuse, la préparation et l'exécution donnera lieu à une application harmonieuse de la technologie de marquage au laser et les avantages liés au rendement de fabrication, la qualité et la valeur du produit.