Лазерная маркировка


Что такое лазерная маркировка?

Лазерная маркировка (лазерная гравировка) – это технологические процессы модификации твердых поверхностей путем нанесения меток, символов и изображений с помощью импульсного или постоянного лазерного луча.

Как действует лазерная маркировка?

Луч оптического генератора (лазера) вызывает управляемое плавление и частичное испарение фрагментов материала, изменяет структуру поверхности, создавая углубления заданной формы, либо формируя в слое материала тиснения за счет образования тонкой оксидной пленки. Цвет оксида отличается от общего цвета поверхности. При лазерной маркировке общее термодинамическое воздействие на изделие и риск его повреждения минимальны.

В последние десятилетия стремительно развивается художественная лазерная гравировка, которая позволяет создавать за счет программируемой интерференции оксидных пленок сложные цветные изображения.  Однако ввиду неустойчивости параметров излучения такая гравировка позволяет качественно передать не более 20-25 оттенков из 255 цветов палитры RGB.

Пока лазерные маркираторы применяются прежде всего в промышленности, обеспечивая нанесение:

  • технической информации о характеристиках материала или товара;
  • сведений для служб логистики;
  • логотипов и других элементов брендирования;
  • краткой информация для потребителей;
  • простых декоративных и информационных элементов (узоров, орнаментов, указателей, шкал) на готовых изделиях, заготовках и деталях.

Лазерный луч – универсальный инструмент, способный обработать практически любые материалы – металлы и сплавы, стекло и керамику, кожу и резину, дерево и пластмассу. Однако лучи с разной длиной волны не одинаково эффективны при маркировке разных материалов. Влияет на применимость и конструкция генератора. Оптоволоконные лазеры прекрасно маркируют все кроме дерева и стекла. А углекислотные не подходят для маркировки стали и сплавов, но прекрасно справляются со стеклом и деревом.

Устройство лазеров для маркировки

Идею создания лазера предвосхитил Альберт Эйнштейн. В 1916 году гениальный физик предположил возможность индуцированного «вынужденного» излучения. Лабораторным путем оно было получено в 1928 году, в это же время Пауль Дирак составил теоретическое обоснование явления.

Акроним LASER переводится с английского как «усиление света с помощью вынужденного излучения». Если в атом вещества попадает частичка света (фотон), то атом его поглощает и индуцирует новый фотон. Но если атом-мишень находится в возбужденном состоянии (имеет не нейтральный, а положительный или отрицательный электрический заряд), также происходит рождение нового фотона, но и фотон-предшественник не «погибает», а летит дальше параллельным курсом.  В результате интенсивность светового потока увеличивается в два раза (на самом деле меньше, так как стопроцентного возбуждения среды достичь невозможно).

В состав лазерной установки входит три основных элемента:

  1. Активная среда. Это вещество, атомы которого возбуждаются посредством «накачки».
  2. Источник энергии, необходимый для «накачки». Им может быть электрический ток, вспышка газоразрядных ламп, химическая реакция, излучение маломощного лазера.
  3. Оптический резонатор. Это устройство, которое обеспечивает максимальную концентрацию фотонов в оси луча.

Лазеры подразделяют прежде всего по типу активной среды. Самый распространенный вид – газовые, в частности CO2 лазеры, где индуцированное излучение с длиной волны 1,06 мкм возникает в среде углекислого газа, гелия или инертных газов под воздействием электрических разрядов. Газовые лазеры работают в постоянном режиме.

Альтернатива – твердотельные лазеры, в которых используется кристаллическая активная среда. Она возбуждается за счет мощных ламп-вспышек, солнечного света, диодных модулей, излучения лазеров-стартеров. Частным случаем твердотельных лазеров являются полупроводниковые лазеры, открытые в 1963 году будущим нобелевским лауреатом Жоресом Алферовым (1930-2019). Они отличаются особым видом накачки за счет бомбардировки активной среды потоком электронов, возникающем при p-n переходе.

По типу устройства оптического резонатора лазеры делятся на классические, где концентрация фотонов достигается с помощью системы светоотражающих элементов (зеркал), и волоконные, в которых луч проходит по оптическому волокну. Практически ежегодно в мире создаются новые типы оптических квантовых генераторов, как универсальных, так и предназначенных для специальных целей.

Для промышленной лазерной маркировки чаще всего применяют газовые лазеры с мощностью 100-200 Вт и твердотельные лазеры мощностью 10 – 100 Вт, интегрированные в компактные гравировальные станки с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Помимо эффективной работы станок обеспечивает защиту персонала от негативного воздействия излучения и синхронизацию процесса с компьютером.

Твердотельные волоконные станки-маркираторы последнего поколения используют в основном устройства с диодной накачкой вследствие их компактности и низкого энергопотребления.  

Семь плюсов лазерной маркировки

Нанесение символов и изображений на товары практикуется тысячелетиями и предполагает механический, термический, химический и другие способы. Почему же лазерное маркирование вышло сегодня на первое место по популярности? Вот его преимущества:

  1. Предельно широкий перечень материалов, пригодных для гравирования.
  2. Минимум риска механического, термического или химического повреждения поверхности и конструкции в целом.
  3. Высокое разрешение и контрастность изображения.
  4. Синхронизация оборудования с графическими компьютерными программами.
  5. Долговечность, особенно по сравнению с маркировкой, наносимой красками.
  6. Возможность маркировки в труднодоступных местах.
  7. Высокая производительность и уровень автоматизации лазерных станков.

Лазерные станки со сканаторной разверткой обеспечивают перемещение луча со скоростью до 10 м/с на поле размером практически любой величины. Ещё больше свободы предоставляют портальные маркираторы, способные гравировать рабочее поле с размерами 750x450 мм. Точность повторения контуров при маркировке составляет 1,5 мкм. Минус портальных систем – чуть меньшая производительность, скорость перемещения луча не превышает 3,5 м/с.

Лазерная гравировка в промышленности и малом бизнесе

Рассмотрим подробнее применимость лазерных маркираторов в различных сферах хозяйственной деятельности. Серийная и штучная гравировка применима к разнообразным видам продукции:

  • готовые изделия потребительского спроса и специального назначения;
  • серийные детали с изменяющимися характеристиками;
  • изделия с особыми требованиями к информационной составляющей по стойкости.

Нередко с помощью лазера выполняется штрихкодирование товаров, на которые по причине миниатюрности или сложной геометрической формы невозможно наклеить бирку (этикетку) со штрих-кодом.

Гравировка готовых товаров

Самый распространенный вид подготовки товаров к оптовой или розничной реализации. Гравировка может преследовать разные цели:

  • нанесение потребительской информации от классности, сортности, сроках годности товара;
  • указание цены изделия или сведений о скидках и акциях;
  • нанесение служебной логистической информации;
  • позиционирование товаров в рамках франшизы или дилерских соглашений между производителем и продавцами. С помощью маркиратора наносится логотип производителя, дилера или держателя франшизы.

Лазерная маркировка – одна из форм защиты фирменных товаров от фальсификации.

Маркировка серийных деталей с переменными характеристиками

Производственная опция, позволяющая наносить на детали и заготовки служебную информацию, а партии детали, дате изготовления, контроле ОТК и т.д. На автоматизированном производстве такая маркировка считывается лазерными сканерами.

Технология применяется также при оформлении:

  • пластиковых карт и других информационных носителей, требующих персональной идентификации;
  • этикетов для скоропортящихся продуктов;
  • пробы на ювелирных изделиях;
  • номерных деталей транспортных средств и т.д.

Особые требования к износостойкости маркировки

Внедрение в России международной системы оценки качества ISO требует, чтобы все номерные детали и устройства можно было идентифицировать в течение трех лет с даты изготовления. Обеспечить сохранность маркировки может только ее выполнение лазером. В особенности это касается деталей, работающих в условиях повышенных термодинамических нагрузок, например, рабочих частей двигателей внутреннего сгорания.

Приобретение лазерного маркиратора

Как и в других высокотехнологичных сферах, на рынке устройств для промышленной маркировки предложение превышает спрос. Лазерные станки разнятся по цене, производительности и мощности, габаритам и характеристикам излучателей, технологической применимости. Без должного опыта в сфере лазерной гравировки сделать правильный выбор не просто.  

Важную роль играет подключение и пусконаладка оборудование, обучение персонала, поставка комплектующих, сервисное обслуживание лазерного станка.

Профессиональные лазерные маркираторы (Европа)

Главным представителем на рынке лазерной маркировки являются маркираторы линейки SIC Marking, встраиваемые в серьезные производственные линии:

1. Маркиратор стационарный лазерный SIC XLBOX

Простая в использовании, лазерная станция SIC-Marking XLBOX-PC-20W, устроена таким образом, что пользователь, практически незнакомый с лазерными технологиями, без труда выполнит любую задачу по маркировке.

Преимущества SIC-Marking XLBOX-PC-20W

В 320 раз быстрее, чем традиционные способы маркировки

  • Промышленное исполнение для крупносерийной маркировки
  • Не требует расходных материалов
  • Срок службы - 100 000 часов (~ 10 лет без ремонта)
  • Продление гарантии до 5 лет
  • Легко встраивается в автоматические линии
 

Цена: от 3 млн рублей. Ссылка на товар >>

 

2. Интегрируемый лазерный маркиратор Sic i103lg

Sic Marking i103lg-20W с выходной мощностью 20W - это интегрируемый в производство лазерный маркиратор. Для использования оборудования не нужны дополнительные расходные материалы.

Преимущества Sic Marking i103lg-20W

  • В 320 раз быстрее, чем традиционные способы маркировки
  • Промышленное исполнение для крупносерийной маркировки
  • Не требует расходных материалов
  • Срок службы - 100 000 часов (~10 лет без ремонта )
  • Продление гарантии до 5 лет
  • Полная защита оператора
 

Цена: от 2 млн рублей. Ссылка на товар >>

 

Бюджетные лазерные маркираторы (Китай, Россия)

3. Лазерный маркиратор Rusmark FLMM-B01

Классический настольный лазерный волоконный иттербиевый маркиратор Rusmark для удобной и точной обработки материалов. Собран из высококачественных комплектующих от мировых лидеров: Raycus, JCZ, Sino Galvo.

Комплектующие

  • Лазерный излучатель: Raycus
  • Контроллер и плата управления: JCZ
  • Гальванометрический сканатор: Sino Galvo
  • Линза: Ronar Smith Opto-Electronic

Маркируемые материалы:

  • Все металлы: нержавеющая сталь, титан, алюминий, медь, драгметаллы и т.п.
  • Пластики (PP, PE, PVC, ABS и т.п.)
  • Резина
  • Стекло
  • Кожа
  • дерево
  • Эпоксидные смолы/полимеры
  • Гальванические материалы

Цена: от 400 тыс. руб. Ссылка на товар >>

4. Ультрафиолетовый лазерный маркиратор Rusmark ULMM

Стационарный ультрафиолетовый лазерный маркиратор Rusmark. Собран из высококачественных комплектующих от мировых лидеров: Raycus, JCZ, Sino Galvo.

Комплектующие

  • Лазерный излучатель: Raycus
  • Контроллер и плата управления: JCZ
  • Гальванометрический сканатор: Sino Galvo
  • Линза: Ronar Smith Opto-Electronic

Маркируемые материалы:

  • Все металлы: нержавеющая сталь, титан, алюминий, медь, драгметаллы и т.п.
  • Пластики (PP, PE, PVC, ABS и т.п.)
  • Резина
  • Стекло
  • Кожа
  • дерево
  • Эпоксидные смолы/полимеры
  • Гальванические материалы

Цена: от 1 млн рублей. Ссылка на товар >>

Другие виды маркираторов (США, Россия)

5. SharpMark Fiber

Американская торговая марка лазерного оборудования представленная тремя линейками устройств:

  • базовой;
  • профессиональной;
  • мобильной.

Базовая модель волоконного лазерного станка Sharp Mark Fiber подойдет для ювелирных и часовых мастерских, рекламных агентств, мелкосерийных производств с небольшим объемом товарной маркировки. Доступна гравировка по криволинейным поверхностям.

 

6. Лазерный комплекс SharpCut

Многофункциональный лазерный комплекс, предназначенный как для промышленной лазерной резки, так и нанесения маркировки различных параметров. Производится в США.

Последние новости