مقایسه فناوری علامت‌گذاری لیزری: نگاهی دقیق به لیزرهای فیبری، CO2، UV و سبز

اگر تا به حال تحقیق کرده باشید علامت گذاری لیزری ماشین آلات، شما احتمالاً با این چهار اصطلاح مواجه شده‌اید:لیزر فیبر، لیزر CO2، لیزر UV و لیزر سبزممکن است این نام‌ها را بارها دیده باشید، اما اصول اساسی پشت علامت‌گذاری لیزری - و نحوه انتخاب دستگاه مناسب - هنوز هم می‌تواند مبهم به نظر برسد.

علامت‌گذاری لیزری یک فرآیند برگشت‌ناپذیر است. انتخاب تجهیزات نامناسب، هزینه‌ای بیش از زمان و هزینه صرف شده برای خرید دارد - می‌تواند به محصولات یا قطعات کار آسیب برساند و باعث تأخیرهای پرهزینه در تولید شود. این مقاله به تفصیل نحوه کار هر نوع لیزر و بهترین عملکرد آن را شرح می‌دهد، بنابراین می‌توانید درک واضح‌تری از نیازهای خاص علامت‌گذاری لیزری خود به دست آورید. اگر اصول اولیه را می‌دانید و فقط می‌خواهید یک دستگاه انتخاب کنید، لطفاً به مقاله همراه ما مراجعه کنید: راهنمای انتخاب دستگاه علامت گذاری لیزری: سه مرحله برای انتخاب تجهیزات مناسب

در نهایت، تمایز بین دستگاه‌های علامت‌گذاری لیزری فیبری، CO2، UV و سبز به یک عامل واحد خلاصه می‌شود: طول موج لیزر.

طول موج لیزر را به عنوان الگوی دندانه‌های کلید و میزان جذب ماده را به عنوان شکل سوراخ کلید در نظر بگیرید.

اگر کلید جا بیفتد، انرژی نور جذب می‌شود و علامت‌گذاری رخ می‌دهد؛ اگر جا نیفتد، نور منعکس می‌شود و هیچ علامتی ایجاد نمی‌شود.

انتخاب لیزر اساساً به معنای تطبیق کلید مناسب با یک ماده خاص است.

این چهار نوع لیزر، چهار کلید مختلف را نشان می‌دهند. آنها از طولانی‌ترین به کوتاه‌ترین طول موج مرتب شده‌اند:

دی اکسید کربن(10.6 میکرومتر) > فیبر (1064 نانومتر) > سبز (532 نانومتر) > فرابنفش (355 نانومتر)

طول موج نه تنها تعیین می‌کند که آیا «کلید» با «قفل» جور در می‌آید یا نه، بلکه روش «باز کردن قفل» را نیز تعیین می‌کند - برخی از لیزرها از طریق فرسایش (پردازش حرارتی) عمل می‌کنند، در حالی که برخی دیگر با شکستن پیوندهای شیمیایی (پردازش سرد) عمل می‌کنند.

لیزرهای فیبری و دی اکسید کربنلیزرهااستفاده کردن پردازش حرارتیپرتو لیزر به ماده برخورد می‌کند و باعث افزایش سریع دمای سطح می‌شود که منجر به تبخیر یا کربنیزاسیون می‌شود. این شبیه داغ کردن چوب با اتوی داغ است؛ گرما نیروی محرکه است.

لیزرهای فرابنفش و جیلیزرهای ریناستخدام فرآوری سردانرژی فوتون به اندازه‌ای زیاد است که می‌تواند پیوندهای مولکولی را مستقیماً بشکند و تغییرات رنگ ایجاد کند، در حالی که عملاً هیچ گرمایی تولید نمی‌کند. این مانند نوشتن روی کاغذ با یک خودکار مخصوص است؛ واکنش‌های شیمیایی، به جای گرما، این فرآیند را هدایت می‌کنند.

چرا تمایز بین پردازش حرارتی و سرد اهمیت دارد؟

از آنجا که پردازش حرارتی می‌تواند به مواد حساس به گرما آسیب برساند، پردازش قطعات پلاستیکی جدار نازک با لیزر فیبر باعث تغییر شکل می‌شود، در حالی که تغییر به لیزر UV منجر به تأثیر حرارتی ناچیز می‌شود و قطعه را سالم نگه می‌دارد.

نقطه مقابل: پردازش سرد کندتر است و عمق پردازش کمتری را به دست می‌دهد. پردازش سرد مانند چاقوی جراحی است، در حالی که پردازش حرارتی مانند پتک است - هر کدام برای کاربردهای مختلفی مناسب هستند.

در مرحله بعد، بیایید هر یک از چهار نوع لیزر را تجزیه و تحلیل کنیم.

۱. لیزر فیبر -پادشاه علامت‌گذاری فلزات

طول موج: ۱۰۶۴ نانومتر | پردازش حرارتی

این طول موج با مواد فلزی بسیار سازگار است. چه از جنس استیل ضد زنگ، فولاد کربنی، آلیاژ آلومینیوم یا آلیاژ تیتانیوم باشد، این مواد به طور موثری نور لیزر فیبر را جذب می‌کنند و در نتیجه خطوط واضح و عمیقی ایجاد می‌کنند.

با این حال، یک محدودیت قابل توجه وجود دارد: چوب، شیشه شفاف و سایر مواد آلی میزان جذب بسیار کمی در طول موج 1064 نانومتر دارند. تابش لیزر فیبری به چوب تقریباً هیچ واکنشی ایجاد نمی‌کند.

در حالی که لیزرهای فیبری انتخاب ارجح برای علامت‌گذاری فلزات عمومی هستند، یک مسئله اغلب نادیده گرفته شده وجود دارد: فلزاتی مانند طلا، نقره و مس بازتاب بالایی در طول موج 1064 نانومتر از خود نشان می‌دهند. لیزرهای فیبری اغلب هنگام پردازش فلزات با بازتاب بالا مانند مس با مشکل مواجه می‌شوند که منجر به راندمان پایین و آسیب احتمالی به خود منبع لیزر می‌شود. بعداً هنگام بحث در مورد لیزرهای سبز، به این نکته دوباره خواهیم پرداخت.

مزیت واقعی لیزرهای فیبری نه تنها در کیفیت علامت‌گذاری، بلکه در دوام سخت‌افزار نیز نهفته است: طراحی کاملاً جامد، طول عمر بدون نیاز به تعمیر و نگهداری بیش از ۱۰۰۰۰۰ ساعت، خنک‌کننده هوا و مصرف انرژی بسیار کم. پس از نصب در کارخانه، یک لیزر فیبری می‌تواند تقریباً یک دهه با حداقل تعمیر و نگهداری کار کند.

در مورد قدرت: با تکیه بر سال‌ها تجربه در خدمات مشتری، داینا دستگاه‌های علامت‌گذاری لیزر فایبر را در پیکربندی‌های 20، 30، 60 و 100 وات ارائه می‌دهد تا نیازهای متنوع کاربران را در مورد تعادل بین سرعت و دقت برآورده کند.

مواد مناسب:فولاد ضد زنگ، فولاد کربنی، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای تیتانیوم، ABS سخت، رزین‌های اپوکسی، سرامیک

کاربردهای معمول:لوله‌های پلاستیکی، پروفیل‌های فلزی، پلاک‌های سخت‌افزاری، شماره سریال قطعات خودرو، دستگاه‌های پزشکی، محفظه‌های محصولات الکترونیکی، کدهای بلبرینگ

۲. دی اکسید کربنلیزرها -متخصصان فرآوری مواد آلی

طول موج: 10.6 میکرومتر | پردازش حرارتی

ویژگی‌های طول موج لیزرهای CO2 کاملاً مکمل ویژگی‌های لیزرهای فیبری است: در حالی که فلزات تقریباً به طور کامل این طول موج را منعکس می‌کنند، مواد آلی غیرفلزی آن را به شدت جذب می‌کنند. لیزرهای CO2 می‌توانند به راحتی طیف وسیعی از مواد، از جمله چوب، چرم، کاغذ، اکریلیک، شیشه و لاستیک را علامت‌گذاری کنند.

بیشتر کدهای تاریخ‌گذاری که روی بطری‌های نوشیدنی در سوپرمارکت‌ها یافت می‌شوند با استفاده از لیزرهای CO2 علامت‌گذاری شده‌اند. این لیزرها استاندارد صنعتی برای خطوط تولید شامل بسته‌بندی مواد غذایی، بسته‌بندی دارویی و بارکدهای برچسب کاغذی هستند.

سیستم‌های لیزر CO2 سطح مبتدی قیمتی مشابه لیزرهای فیبری و قیمتی کمتر از لیزرهای UV دارند که آنها را به انتخاب برتر برای مشاغل کوچک با بودجه محدود که عمدتاً مواد غیرفلزی را پردازش می‌کنند، تبدیل می‌کند.

شایان ذکر است که لیزرهای CO2 از تیوب‌های لیزر گازی استفاده می‌کنند؛ تیوب ممکن است پس از تقریباً 30،000 ساعت استفاده نیاز به تعویض داشته باشد.

مواد مناسب:چوب، چرم، کاغذ، اکریلیک، شیشه، لاستیک، پارچه، ABS، PC، بطری‌های PET

کاربردهای معمول:کدهای تاریخ روی آب معدنی و بسته‌بندی مواد غذایی/نوشیدنی، شماره‌های سری ساخت دارو، حکاکی روی چوب، علامت‌گذاری روی چرم، بارکد روی برچسب‌های کاغذی

۳. لیزرهای فرابنفش -معیار دقت در "علامت گذاری سرد"

طول موج: ۳۵۵ نانومتر | پردازش سرد (واکنش فتوشیمیایی)

در میان این چهار نوع لیزر، لیزرهای UV کوتاه‌ترین طول موج و بالاترین انرژی فوتون را دارند. انرژی فوتون آنها برای شکستن مستقیم پیوندهای مولکولی و ایجاد تغییر رنگ کافی است، در حالی که عملاً هیچ گرمایی تولید نمی‌کنند.

این چیزی است که صنعت به آن می‌گوید "علامت گذاری سرد"- بدون زغال شدن، بدون تغییر شکل، و ناحیه متاثر از حرارت تقریباً صفر.

این در عمل به چه معناست؟ شما می‌توانید کدهای QR را روی مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر (FPC) با ضخامت ۰.۱ میلی‌متر بدون سوختن یا ایجاد اتصال کوتاه علامت‌گذاری کنید؛ بدون سوزاندن مواد، روی پلاستیک سفید علامت‌های سیاه با کنتراست بالا ایجاد کنید؛ و بدون ترک خوردن شیشه نازک، آن را حکاکی کنید.

حداقل عرض خط می‌تواند به 0.01 میلی‌متر برسد - بالاترین دقت در بین چهار نوع لیزر.

چه چیزی در این بین اهمیت دارد؟ سرعت کمتر و هزینه بالاتر. سرعت علامت‌گذاری UV به طور قابل توجهی کمتر از لیزرهای فیبری است و هزینه هر واحد توان در بین این دسته‌های لیزر بالاترین است.

بنابراین، لیزرهای فرابنفش دستگاه‌های عمومی نیستند، بلکه ابزارهای تخصصی هستند که برای کاربردهای حساس به حرارت، فوق ظریف و با استاندارد بالا طراحی شده‌اند.

مواد مناسب:شیشه، سرامیک، پلاستیک‌های سفید/حساس به حرارت، FPCها، فیلم‌های PI، تراشه‌های IC، ویفرهای سیلیکونی، بسته‌های تاول‌زده دارویی

کاربردهای معمول:علامت‌گذاری میکروالکترونیک، صفحه نمایش شیشه‌ای تلفن همراه، کدهای QR، بسته‌بندی دارویی، لوازم آرایشی لوکس، دستگاه‌های پزشکی

۴. لیزرهای سبز -دشمن فلزات با بازتابندگی بالا

طول موج: ۵۳۲ نانومتر | نور سبز مرئی | پردازش سرد (اثر فتوشیمیایی)

چالشی که قبلاً ذکر شد را به خاطر دارید؟ لیزرهای فیبری اغلب هنگام پردازش فلزات با بازتاب بالا مانند طلا، نقره و مس با مشکل مواجه می‌شوند، زیرا این فلزات نور لیزر 1064 نانومتر را مستقیماً منعکس می‌کنند. لیزرهای سبز به طور مؤثر این محدودیت را برطرف می‌کنند.

در طول موج ۵۳۲ نانومتر، میزان جذب طلا، نقره و مس به طور قابل توجهی بالاتر از ۱۰۶۴ نانومتر است. در حالی که لیزرهای فیبری اغلب هنگام علامت‌گذاری جواهرات طلا نتایج ضعیفی به دست می‌دهند، لیزرهای سبز بدون آسیب رساندن به زیرلایه، علامت‌های فوری، با کنتراست بالا و با جزئیات دقیق ایجاد می‌کنند.

لیزرهای سبز همچنین قابلیت‌های پردازش سرد را ارائه می‌دهند که در نتیجه ناحیه تحت تأثیر حرارت بسیار کوچکتری در مقایسه با لیزرهای فیبری ایجاد می‌کنند. آنها در کاربردهای علامت‌گذاری برای PCBها، ویفرهای نیمه‌هادی و ویفرهای سیلیکونی عالی هستند و آنها را به گزینه‌ای ترجیحی، به ویژه برای علامت‌گذاری کدهای ردیابی روی ویفرهای سیلیکونی، تبدیل می‌کنند.

با این حال، لیزرهای سبز برای یک هدف تخصصی ارائه می‌شوند. آنها به جای اینکه تجهیزات عمومی باشند، ابزارهای تخصصی هستند که برای فلزات با بازتاب بالا و مواد نیمه‌هادی طراحی شده‌اند. در مقایسه با لیزرهای فیبری یا CO2، دامنه کاربرد محدودتر و هزینه تجهیزات بالاتری دارند.

مواد مناسب:طلا، نقره، مس، آلومینیوم آنودایز شده، ویفرهای سیلیکونی، ویفرهای نیمه هادی، برد مدار چاپی (PCB)، یشم، پلاستیک‌های مخصوص

کاربردهای معمول:حکاکی جواهرات، قابلیت ردیابی ویفر نیمه هادی، علامت گذاری دقیق PCB، حکاکی یشم، علامت گذاری آلومینیوم آنودایز شده

چهار نوع لیزر در یک نگاه

ابعاد	فیبر	دی اکسید کربن	اشعه ماوراء بنفش	سبز
طول موج	۱۰۶۴ نانومتر	۱۰.۶ میکرومتر	۳۵۵ نانومتر	۵۳۲ نانومتر
روش پردازش	حرارتی	حرارتی	سرد	سرد
بهترین مواد	فلزات / پلاستیک‌های سخت	مواد آلی غیرفلزی	مواد حساس به حرارت / شیشه	فلزات/نیمه هادی‌های با بازتابندگی بالا
سرعت	خیلی سریع	سریع	متوسط	متوسط
دقت	بالا	متوسط	بسیار بالا	بالا
قدرت معمولی	۲۰ تا ۱۰۰ وات	۳۰ تا ۱۰۰ وات	۳–۲۵ وات	۳–۲۰ وات
طول عمر	۱۰۰۰۰۰+ ساعت	حدود ۳۰،۰۰۰ ساعت	حدود ۲۵۰۰۰ ساعت	حدود ۲۵۰۰۰ ساعت
هزینه	متوسط	متوسط	بالا	بالا

خلاصه تک جمله‌ای

هیچ بهترین لیزری وجود ندارد - فقط ... طول موج راست.

جهت مختصر:

فلز → الیاف.

غیرفلز → دی اکسید کربن.

حساس به حرارت → فرابنفش.

فلز بازتابنده → سبز.

آماده انتخاب هستید؟ مقاله همراه را بخوانید: راهنمای انتخاب دستگاه علامت گذاری لیزری: سه مرحله برای انتخاب تجهیزات مناسب