Лазерная гравировка , которая является подмножеством лазерной маркировки , — практика использования лазеров для гравировки объекта. С другой стороны, лазерная маркировка представляет собой более широкую категорию способов оставить метки на объекте, что также включает изменение цвета из-за химического / молекулярного изменения, обугливания, вспенивания, плавления, абляции и т. Д. Этот метод не предполагает использование чернил и не включает в себя биты инструмента, которые контактируют с поверхностью гравировки и изнашиваются, что дает ему преимущество перед альтернативными технологиями гравировки или маркировки, когда чернила или головки бит должны регулярно заменяться.
Воздействие лазерной маркировки было более выраженным для специально разработанных «лазерных» материалов, а также для некоторых красок. К ним относятся лазерно-чувствительные полимеры и новые металлические сплавы .
Термин лазерная маркировка также используется в качестве общего термина, охватывающего широкий спектр технологий всплытия, включая печать,гравировка на ручках, горячее брендинг и лазерное связывание . Машины для лазерной гравировки и лазерной маркировки одинаковы, так что эти два термина иногда путают те, кто не обладает знаниями или опытом в практике.
Материалы, которые могут быть выгравированы
Природные материалы
Маркировка органических материалов, таких как древесина, основана на карбонизации материалов, которые создают потемнение поверхности и маркируют с высокой контрастностью . Непосредственно «сжигание» изображений на дереве было одним из первых применений гравировальных лазеров. Требуемая здесь мощность лазера часто составляет менее 10 Вт в зависимости от используемого лазера, так как большинство из них отличается. Хорошие результаты дают лиственные породы, такие как грецкий орех, красное дерево и клен. Хвойные породы могут быть выгравированы, но, как правило, испаряются на менее устойчивых глубинах. Сжигание хвойной древесины с вентилятором, дующим на нее, требует минимальной мощности, быстрой скорости среза и достаточного количества воздуха, чтобы погасить то, что пытается зажечься. Твердые бумаги и ДВП хорошо работают; лиственные бумаги и газетная бумага подобны хвойной древесине. Мех не гравируется; но может быть выгравирована лазером с очень похожим на горячий брендинг. Некоторые латексные резиновые смеси могут быть выгравированы лазером; например, они могут использоваться дляизготовления чернильных штампов.
Бумажная маскировочная лента иногда используется в качестве предварительно гравюрного пальто на законченных и смоляных лесах, так что очистка — это вопрос о снятии ленты с вырытых из невысоких областей, что проще, чем удаление липких и дымчатых окружающих «ореолов» (и не требует никакиххимикатов для обработки лаком ).
Пластмассы
Каждый пластик обладает определенными свойствами материала, особенно спектром поглощения света. Лазерное облучение может генерировать прямые химические модификации, плавление или испарение материала. Пласты редко встречаются в чистом виде, потому что используются несколько добавок, таких как красители, ультрафиолетовые ингибиторы, разделительные вещества и т. Д. Эти добавки влияют на результат лазерной маркировки .
Стандартный литой акриловый пластик , акриловый пластиковый лист и другие литые смолы обычно хорошо лазерируются. Обычно выгравированная награда — акриловая литая форма, предназначенная для лазерной обработки с обратной стороны. Стирол (как в случае с компактными дисками ), и многие из термоформованных пластмасс будут стремиться таять вокруг края гравировального пятна. Результат обычно «мягкий» и не имеет контраста «etch». Поверхность может фактически деформироваться или «пульсировать» в областях губ. В некоторых случаях это приемлемо; например, маркировка даты на 2-литровых бутылках соды не обязательно должна быть резкой.
Для вывесок и лицевых пластин и т. Д. Были разработаны специальные лазерно-маркированные пластмассы. Они включают силикат или другие материалы, которые отводят избыток тепла от материала, прежде чем он сможет деформироваться. Наружные слоистые материалы этого материала легко испаряются, чтобы выставлять различные цветные материалы ниже.
Другие пластмассы могут быть успешно выгравированы, но рекомендуется упорядоченное экспериментирование на образце. Бакелит, как говорят, легко выгравирован лазером; некоторые твердотельные пластмассы хорошо работают. Однако расширенные пластмассы, пены и винилы, как правило, являются кандидатами на маршрутизацию, а не на лазерную гравировку. Пластмассы с содержанием хлора (например, винил , ПВХ) производят коррозионный хлорный газ при лазерной обработке, который сочетается с водородом в воздухе для получения испаренной соляной кислоты, которая может повредить лазерную гравировальную систему. Уретан и силиконовые пластмассы обычно плохо работают, если только это не рецептура, наполненная целлюлозой , камнем или каким-либо другим стабильным изоляционным материалом.
Многие легкие switchplates от таких компаний, как Leviton или Lutron может быть лазерной гравировкой. Опять-таки, эксперименты могут потребоваться для разработки правильных настроек лазера, чтобы привести к гравировке поверхности, а не к ее плавлению. Часто лазерная гравировка сопровождается обратным заполнением краской на гравированной поверхности для большей контрастности между выгравированной поверхностью и окружающей поверхностью.
Кевлар может быть выгравирован лазером и вырезаться лазером. Тем не менее, кевлар выделяет чрезвычайно опасные пары ( цианистый газ), когда он испаряется.
Металлы
Металлы являются жаропрочными материалами, маркировка металлов требует лазерного облучения высокой плотности. В основном средняя мощность лазера приводит к плавлению, а пиковая мощность вызывает испарение материала .
Покрытые металлы
Такая же проводимость, которая работает против испарения пятна металла, является преимуществом, если целью является испарение какого-либо другого покрытия от металла. Лазерные гравировальные металлические пластины изготовлены из тонко полированного металла, покрытого эмалевой краской, сделанной для «сжигания». На уровнях 10-30 ватт превосходные гравюры сделаны, так как эмаль удаляется довольно чисто. Большая лазерная гравировка продается как подвергаются латунь или серебро -покрытия стали надписью на черном или темно-эмалированном фоне. В настоящее время доступны самые разнообразные отделки, в том числе экранированные мраморные эффекты на эмали.
Анодированный алюминий обычно выгравирован или протравлен лазерными машинами CO 2 . С мощностью менее 40 Вт этот металл может быть легко выгравирован с чистыми, впечатляющими деталями. Лазер обесцвечивает цвет, окрашивающий белую или серебряную алюминиевую подложку. Хотя он поставляется в разных цветах, лазерная гравировка черного анодированного алюминия обеспечивает лучший контраст всех цветов. В отличие от большинства материалов, гравировка анодирует алюминий, не оставляет дыма или остатков.
Спрей-покрытия могут быть получены для конкретного использования лазерных гравировальных металлов, эти спреи наносят покрытие, которое видимо для лазерного излучения, которое сжигает покрытие на подложке, где прошел лазер. Как правило, эти спреи могут также использоваться для гравировки других оптически невидимых или отражающих веществ, таких как стекло, и доступны в различных цветах. Помимо распылительных покрытий, некоторые лазерно-маркируемые металлы поставляются с предварительным покрытием для визуализации. Продукты, такие как это, превращают поверхность металла в другой цвет (часто черный, коричневый или серый).
Камень и стекло
Камень и стекло не очень легко превращаются в газообразные. Как и ожидалось, это делает их в целом лучшим кандидатом на другие средства гравировки, прежде всего пескоструйной обработки или резки с использованиемалмазов и воды . Но когда лазер попадает в стекло или камень, происходит что-то еще интересное: он переломы.Поры на поверхности выставляют натуральные зерна и кристаллические «штыри», которые при очень быстром нагревании могут отделять микроскопическую «чип» от поверхности, потому что горячая деталь расширяется относительно ее окружения. Таким образом, лазеры действительно используются для гравировки на стекле, и если мощность, скорость и фокус верны, можно добиться отличных результатов. Следует избегать больших областей «заливки» в стеклянной гравировке, потому что результаты на просторе имеют тенденцию быть неравномерными;абляция стекла просто не может зависеть от визуальной консистенции, что может быть недостатком или преимуществом в зависимости от обстоятельств и желаемого эффекта.
Ювелирные изделия
Потребность в персонализированных ювелирных украшениях сделала ювелиров более осведомленными о преимуществах процесса лазерной гравировки.
Ювелиры обнаружили, что с помощью лазера они могут справиться с гравировкой с большей точностью . На самом деле, ювелиры обнаружили, что лазерная гравировка допускает большую точность, чем другие типы гравировки. В то же время ювелиры обнаружили, что лазерные гравюры имели ряд других желательных особенностей.
В свое время ювелиры, которые пытались сделать лазерную гравировку, нуждались в использовании больших предметов оборудования. Теперь устройства, которые выполняют лазерную гравировку, входят в устройства. Некоторые предприниматели разместили такие подразделения в киосках торговых центров. Это сделало лазерную гравировку более доступной. Создатели машин для лазерных гравировальных ювелиров разработали очень специализированное оборудование. Они разработали машины, которые могут выгравировать внутри кольца . Они также создали машины, которые имеют возможность гравировать заднюю часть часов .
Лазер может нарезать как плоские, так и изогнутые поверхности, такие как поверхности на ювелирных изделиях. Это указывает на то, почему ювелиры приветствовали все приспособления для создания лазерных гравированных ювелирных изделий.
Изобразительное искусство
Лазерная гравировка также может использоваться для создания произведений изобразительного искусства. Как правило, это включает в себя гравировку на плоские поверхности, выявление более низких уровней поверхности или создание канавок и страт, которые могут быть заполнены чернилами, глазурью или другими материалами. Некоторые лазерные граверы имеют вращающиеся насадки, которые могут быть выгравированы вокруг объекта.Художники могут оцифровывать рисунки, сканировать или создавать изображения на компьютере и гравировать изображение на любом материале, указанном в этой статье.
Промышленные применения
Прямая лазерная гравировка флексографических пластин и цилиндров
Прямая лазерная гравировка флексографических печатных цилиндров и пластин является установившимся процессом с 1970-х годов. Сначала это началось с использования лазера на углекислом газе, используемого для выборочного удаления или испарения различных резиновых пластинчатых и рукавных материалов для получения поверхности, готовой для печати, без использования фотографии или химических веществ. При этом процессе нет интегральной маски абляции, как при прямом фотополимерном лазерном изображении (см. Ниже ). Вместо этого мощная углекислотная лазернаяголовка сжигает или удаляет нежелательный материал. Цель состоит в том, чтобы сформировать четкие рельефные изображения с крутыми первыми рельефными и контурными плечами, поддерживающими края, чтобы обеспечить высокий уровень цветопередачи процесса. Далее следует короткая промывка водой и сухой цикл, что намного меньше задействовано, чем на этапах последующей обработки для прямой лазерной визуализации или обычной флексопластической печати с использованием фотополимерных пластин. После гравировки фотополимер экспонируется через отображаемый черный слой и вымывается в традиционном фотополимерном процессе, требующем фотографирования и химических веществ. См. Ниже .
До 2000 года лазеры производили только низкое качество в резиноподобных материалах. В этих резиноподобных материалах, которые имели грубую структуру, более высокое качество было невозможно. С 2000 года были внедрены волоконные лазеры, которые дают значительно более высокое качество гравировки непосредственно в черных полимерных материалах. Также на Drupa 2004 была введена прямая гравировка полимерных пластин. Это также сказалось на резиновых застройщиках, которые, чтобы оставаться конкурентоспособными, разработали новые высококачественные резиноподобные материалы. Разработка подходящих полимерных соединений также позволила достичь качества гравировки с использованием волоконных лазеров, которые будут реализованы в печати. С тех пор прямая лазерная гравировка флексопечатных форм рассматривается многими как современный способ сделать печатные формы для нее первым реальным цифровым способом.
В качестве конкурентного процесса в последнее время была введена лазерная система для выборочной гравировки тонкого непрозрачного черного слоя специально изготовленной фотополимерной пластины или гильзы.
Прямое фотополимерное лазерное изображение
Близко связана прямая визуализация цифровых флексографических пластин или рукавов «в круглом» на быстро вращающемся барабане или цилиндре.Это выполняется на планшете, встроенном в рабочий процесс префикса, который также поддерживает цифровую проверку. Опять же, это процесс без пленки, который удаляет одну из переменных при получении мелких и острых точек для экранированных эффектов, включая цветную печать процесса.
С помощью этого процесса электронно генерируемое изображение сканируется со скоростью до фотополимерного пластинчатого материала, который несет тонкий слой черной маски на поверхности. Инфракрасная лазерная головка изображения, которая проходит параллельно оси барабана, снимает интегральную маску, чтобы выявить неотвержденный полимер снизу. Основная ультрафиолетовая экспозиция следует, чтобы сформировать изображение через маску. Оставшийся черный слой поглощает ультрафиолетовое излучение, которое полимеризует основной фотополимер, где черный слой удаляется. Открытая цифровая пластина все еще нуждается в обработке, как обычная флексографская пластина. То есть, используя размывку на основе растворителя с необходимыми технологиями утилизации отходов, хотя в настоящее время разрабатываются некоторые стиральные пластины с водой. Эта технология используется с 1995 года и только сейчас становится все более широко используемой во всем мире, поскольку становится доступнее доступное оборудование. Источники в торговле говорят, что на этикетках, упаковках и торговых площадках для упаковки установлены около 650 цифровых планшетов.
Лазерная гравировка анилоксовых рулонов
До 1980 года анилоксовые рулоны производились различными механическими процессами. Эти металлические анилокс-ролики иногда распыляли керамикой для продления срока службы флексографического печатного станка. В 1980-х годах были изготовлены лазерные гравировальные системы, в которых использовался лазер для углекислого газа, чтобы выгравировать требуемую структуру ячейки непосредственно на полированную керамическую поверхность. С тех пор лазеры YAG с переключением добротности использовались в течение периода, поскольку они обеспечивали более фокусируемый лазерный луч, а также увеличивали частоты пульсации, способные гравировать более тонкую конфигурацию ячейки, требуемую постоянно развивающимся процессом флексографической печати. Начиная с примерно 2000 года в прямом анизоловом лазерном гравировальном процессе доминировали использование волоконных лазеров, которые обеспечивают высокую мощность лазеров на основе карбоксиоксида вместе с тонкофокусным лучом лазеров YAG. Оптические системы, обеспечивающие быстрое переключение нескольких лучей, позволили волоконно-лазерной системе доминировать на этом рынке. Эта технология стала известна как Multi-Beam-Anilox или MBA.
Подповерхностная лазерная гравировка (SSLE)
Подповерхностная лазерная гравировка представляет собой процесс гравировки изображения в прозрачном твердом материале путем фокусировки лазера ниже поверхности для создания небольших трещин. Такие гравированные материалы имеют высококачественное оптическое качество (подходят для линз с низкой дисперсией ), чтобы минимизировать искажение пучка. Стекло BK7 является обычным материалом для этого применения. Пластмассы также используются, но с гораздо менее «желательными» результатами по сравнению с гравировкой, выполненной в оптическом кристалле.
С момента своего создания (в коммерческом отношении) в конце 1990-х годов SSLE стала более экономичной с использованием нескольких машин различного размера: от небольших (~ 35 000-60 000 долларов США) до больших таблиц размеров производства (> 250 000 долларов США). Хотя эти машины становятся все более доступными, считается, что всего несколько сотен эксплуатируются по всему миру. Многие машины требуют очень дорогого охлаждения, обслуживания и калибровки для правильного использования. Более популярные гравировальные станки SSLE используют твердотельный лазер с диодной накачкой или DPSS-лазер. лазерный диод , первичный компонент , который возбуждает импульсный твердотельный лазер , может стоить одну треть от самой машины и функций в течение ограниченного количества часов, , хотя хорошее качество диод может длиться тысячи часов.
С 2009 года использование SSLE стало более эффективным с точки зрения затрат для производства 3D-изображений в сувенирных «хрустальных» или рекламных материалах, и лишь немногие дизайнеры концентрируются на дизайнах, включающих большой или монолитный размер кристалла. Ряд компаний предлагают заказные сувениры, снимая 3D-изображения или фотографии и гравируя их в кристалл.
