Správny laser na značenie a gravírovanie sa vyberá predovšetkým podľa materiálu, požadovaného výsledku, rýchlosti výroby a spôsobu integrácie. Na kovy sa najčastejšie používajú pevnolátkové alebo MOPA lasery, na drevo, papier, kožu či gumu CO₂ lasery a na vybrané plasty môže byť vhodný zelený laser.
Výkon vo wattoch pritom nie je jediným rozhodujúcim parametrom. Dôležitá je aj vlnová dĺžka, dĺžka pulzu, optika, veľkosť značiaceho poľa a požadovaný takt výroby. Konečný výber by preto mal potvrdiť test na reálnej vzorke materiálu. Viac o princípe technológie nájdete na stránke laserové značenie a gravírovanie.
Aký laser zvoliť?
1. Aký materiál budete značiť?
- Oceľ, nehrdzavejúca oceľ, hliník, mosadz alebo iný kov: najčastejšie pevnolátkový alebo vláknový laser.
- Kov, eloxovaný hliník alebo plast s požiadavkou na jemné riadenie pulzu: zvážiť MOPA laser.
- Vybrané plasty alebo citlivé povrchy: vhodnosť zeleného lasera potvrdiť testom.
- Drevo, papier, kartón, koža, guma alebo organické materiály: najčastejšie CO₂ laser.
- Sklo alebo materiál s neznámou reakciou: najskôr vykonať test značenia.
2. Aký výsledok a výkon potrebujete?
- Povrchový text, logo alebo dátový kód: rozhoduje najmä kontrast, veľkosť detailu a čas jedného cyklu.
- Hlbšie gravírovanie: potrebný je vyšší výkon, vhodná optika alebo viac prechodov lúča.
- Vysoký počet dielov: treba posudzovať výkon spolu s požadovaným taktom a časom značenia.
- Citlivý materiál alebo jemné značenie: dôležitejšie než samotný počet wattov môže byť riadenie pulzu a obmedzenie tepelného zaťaženia.
3. Ako bude laser zapojený do výroby?
- Menšie série a rôzne typy výrobkov: samostatné laserové pracovisko s manuálnou obsluhou.
- Opakované značenie rovnakých dielov: uzatvorená pracovná bunka s prípravkom na presné založenie výrobku.
- Automatizovaná výrobná linka: prepojenie s PLC, Profinetom alebo Ethernetom, automatické načítanie dát, snímanie dielu a kontrola výsledku.
- Značenie materiálov produkujúcich dym alebo častice: pracovisko musí obsahovať vhodné odsávanie a filtráciu.
Ak zvažujete viac technológií, pozrite si aj porovnanie laserového a mikrobodového značenia.
Nižšie uvádzame päť základných parametrov, pomocou ktorých vieme odporučiť konkrétny laser pre danú aplikáciu:
1. Zdroj lasera a jeho vlnová dĺžka
Pri výbere lasera pre značenie a gravírovanie je jedným z najdôležitejších parametrov zdroj lasera. Podľa typu materiálu, ktorý chcete značiť, sa volí adekvátny typ laserového zdroja. Ak použijete nevhodný laser, laserový lúč nemusí vytvárať dostatočnú stopu alebo značenie nebude kontrastné a trvácne.
Pevnolátkové lasery pracujú vo vlnovej dĺžke okolo 1064 nm a sú vhodné predovšetkým pre značenie a gravírovanie kovových materiálov ako oceľ, hliník, nerez či mosadz, ale aj niektoré technické plasty. V niektorých aplikáciách sa využívajú aj lasery s upraveným načítaním lúča pre špeciálne povrchy. Špeciálny podtyp tohto laserového zdroja je laser s vlnovou dĺžkou žiarenia 532 nm a lúčom, ktorý vydáva zelené svetlo. Je vhodný pre plastové materiály. Kvôli farebnému tónu ho poznáme ako Green laser – VIS Green II.
Naopak, CO₂ lasery majú inú vlnovú dĺžku svetla, ktoré je vhodnejšie pre značenie organických materiálov. Pre tieto materiály sa hodí CO2 laser a jeho lúč je vhodný pre drevo, papier, kartón, kožu, sklo, gumu, prírodné produkty (ovocie, zelenina), pečivo atď. CO₂ lasery pracujú s výrazne dlhšou vlnovou dĺžkou než bežné pevnolátkové lasery. Vďaka rozdielnej absorpcii žiarenia v materiáloch sú vhodné najmä na značenie a gravírovanie dreva, papiera, kartónu, kože, gumy, skla a ďalších nekovových materiálov.
Nie vždy je nutné použiť špeciálny laserový zdroj. Podľa našich skúseností je najrozšírenejším typom lasera bežný pevnolátkový laser model FYBRA II s optickým káblom alebo VIS II, bez optického kábla v kompaktnom obale. Špeciálny laser typu aWave predstavuje laser nanoVIS. Pri tomto laseri je frekvencia lúča automaticky upravovaná v priebehu značenia.
Porovnanie základných typov laserov
| Typ lasera | Typické materiály | Vhodné použitie | Na čo si dať pozor |
|---|---|---|---|
| Pevnolátkový alebo vláknový laser | Oceľ, nehrdzavejúca oceľ, hliník, mosadz, vybrané technické plasty | Texty, logá, sériové čísla, QR a DataMatrix kódy, gravírovanie kovov | Reakcia plastov sa líši podľa zloženia a prísad |
| MOPA laser | Kovy, eloxovaný hliník, vybrané plasty | Jemné značenie, lepšie riadenie tepelného účinku, aplikácie vyžadujúce nastaviteľnú dĺžku pulzu | Výsledok závisí od kombinácie frekvencie, pulzu a energie |
| Zelený laser | Vybrané plasty, elektronické súčiastky a citlivejšie materiály | Jemné a kontrastné značenie materiálov, ktoré horšie reagujú na infračervený laser | Vhodnosť treba overiť na konkrétnom materiáli |
| CO₂ laser | Drevo, papier, kartón, koža, guma, sklo a ďalšie nekovové materiály | Značenie, gravírovanie alebo odstránenie povrchovej vrstvy | Pri plastoch a gume môže vznikať dym a splodiny, preto je potrebné odsávanie |
Podrobnejšie rozdiely v použití, materiáloch a prevádzke rozoberá porovnanie vláknových a CO₂ laserov.
Pri aplikáciách vyžadujúcich presnejšie riadenie pulzu možno zvážiť AIO MOPA lasery. Pri materiáloch, ktoré počas značenia produkujú dym, prach alebo splodiny, je potrebné doplniť vhodnú odsávaciu jednotku pre laserové aplikácie.
2. Výkon lasera a jeho vplyv na kvalitu značenia
Výkon lasera je ďalším zásadným parametrom, ktorý výrazne ovplyvňuje rýchlosť značenia a kvalitu výslednej stopy v materiáli. Vyšší výkon umožňuje rýchlejšie spracovanie a hlbšie gravírovanie, no neznamená automaticky lepšie výsledky pri každom použití.
Je dôležité zvoliť výkon vhodný pre typ materiálu a frekvenciu používania lasera. Ak je výkon lasera príliš nízky pre danú aplikáciu, značenie môže byť slabé a nekonzistentné. Naopak, pri dlhodobom používaní lasera s vysokým výkonom pri jeho maxime môže dôjsť k zvýšenému opotrebeniu zdroja.
3. Optika lasera a presnosť značenia
Optika laseru tvorí systém optických komponentov – šošovka, zrkadlá, vláknový kábel. Tieto časti lasera majú za úlohu usmerňovať lúč, jeho priemer a kvalitu. Laserový lúč emitovaný zdrojom prechádza optickou komorou, kde dochádza k jeho modelovaniu.
Šošovka je vlastne sústava dvoch zaoblených sklenených plôch. Hlavnou funkciou šošovky je získať zbiehavý lúč tak aby dopadal na povrch v určitej ohniskovej vzdialenosti.
Vlastnosti šošovky určujú nielen ohniskovú vzdialenosť, ale aj rozmer plochy v rámci ktorej môžete značiť. Hovoríme tomu značiace pole. Maximálne pole u štandardne dodávanej šošovky F160 je 110 x 110 mm. V rámci tejto plochy označíte ľubovoľnú grafiku v jedinom projekte.
Ak budete značiť väčšiu grafiku ako je dané popisovacie pole šošovky, budete musieť vymeniť šošovku za inú alebo posúvať hlavu lasera nad značeným povrchom.
4. Integrácia laseru do výroby a bezpečnosť
Ak plánujete používať laser v prevádzke, treba myslieť aj na bezpečnosť obsluhy a integráciu do výrobných procesov. Laserový lúč nesmie byť pozorovaný voľným okom, preto je nutné zabezpečiť vhodné ochranné okuliare a krytie pracoviska. Laserové pracoviská sa často dodávajú s ochrannými krytmi, senzormi, svetelnou signalizáciou a bezpečnostnými okruhmi, ktoré zvyšujú bezpečnosť obsluhy a minimalizujú riziko úrazov. Najbezpečnejším variantom je zvoliť kryt (pracovnú bunku), do ktorej laser uzavriete. Takéto pracovisko obsahuje ochranné okno s filtrom. Používame i ďalšie ochranné prvky ako napríklad: optická bariéra, spínače dverí, svetelná signalizácia, vlastné bezpečnostné okruhy (total stop, emergency stop) a podobne.
Moderné laserové systémy podporujú aj komunikáciu s informačnými systémami výroby pomocou rozhraní ako Ethernet alebo Profinet, čo umožňuje automatizované načítanie dát pre značenie a jednoduché prepojenie laserového zariadenia s výrobnou linkou.
Pred zapojením zariadenia do linky si prejdite aj 5 typických chýb pri integrácii laserového systému.
5. Testovanie na vzorkách materiálu
Pre konečné potvrdenie o vhodnom výbere lasera nám slúžia vzorové produkty, ktoré označíme vybraným laserom a v danej konfigurácii. Označené diely odovzdávame klientovi s kompletnou informáciou o použitej konfigurácii a nastavených parametroch. V prípade značenia kódov dodáme protokol o vyhodnotení kvality označeného kódu.
Tieto informácie potom používame aj pri uvedení lasera do prevádzky.
Vzorky sú neoddeliteľnou súčasťou celého projektu a preto im venujeme značnú pozornosť. Chápeme, že sú pre klienta zásadným podkladom. V reporte uvádzame presné a zrozumiteľné informácie, aby sme predišli nedorozumeniam a mylným záverom.
Často kladené otázky o výbere lasera
Aký laser je najvhodnejší na značenie kovov?
Na oceľ, nehrdzavejúcu oceľ, hliník, mosadz a ďalšie kovy sa najčastejšie používa pevnolátkový alebo vláknový laser. Pri požiadavke na jemnejšie riadenie pulzu možno použiť MOPA laser.
Aký laser je vhodný na značenie plastov?
Výber závisí od konkrétneho zloženia a farby plastu. Použiť možno pevnolátkový, MOPA, zelený alebo CO₂ laser, pričom vhodnosť technológie musí potvrdiť test na vzorke.
Znamená vyšší výkon automaticky kvalitnejšie značenie?
Nie. Vyšší výkon môže zrýchliť proces alebo umožniť hlbšie gravírovanie, ale kvalitu ovplyvňuje aj vlnová dĺžka, dĺžka pulzu, frekvencia, optika a nastavenie procesu.
Dá sa laser integrovať priamo do výrobnej linky?
Áno. Laser možno prepojiť s PLC, výrobným informačným systémom, snímačmi a kamerovou kontrolou. Pri návrhu treba zohľadniť takt, spôsob manipulácie s dielom, bezpečnosť a odsávanie.
Prečo je pred výberom lasera potrebný test na vzorke?
Rovnaký typ materiálu môže mať odlišné zloženie, povrchovú úpravu alebo farbu. Test ukáže dosiahnuteľný kontrast, rýchlosť, hĺbku značenia a vhodné nastavenie zariadenia.
Potrebujete vybrať laser pre konkrétny materiál?
Pošlite nám vzorku výrobku alebo informácie o materiáli, požadovanom značení, počte dielov a spôsobe zapojenia do výroby. Otestujeme vhodné riešenie a odporučíme konfiguráciu podľa požadovanej kvality a taktu. Kontaktujte Automator Group a dohodnite si test značenia.