Grawerowanie laserowe to proces, który polega na usuwaniu materiału z powierzchni poprzez odparowanie go przy użyciu wiązki laserowej. Laser działa podobnie jak dłuto, usuwając materiał i tworząc trwałe, głębokie znaki. Aby odparować materiał, laser uderza w zlokalizowane obszary z dużą ilością energii, co powoduje wysokie temperatury i odparowanie materiału. W artykule znajdziesz dokładne informacje na temat działania grawerowania laserowego oraz wskazówki, jak znaleźć odpowiednią maszynę do tego procesu.
Czy wybrać grawerowanie laserowe czy wytrawianie laserowe?
Jeśli chcesz wybrać odpowiedni sposób znakowania przy użyciu lasera, powinieneś wziąć pod uwagę trzy czynniki:
- odporność znaku, czyli jego zdolność do zachowania czytelności w trudnych warunkach,
- szybkość procesu znakowania, która pomaga uniknąć wąskich gardeł w produkcji,
- materiał, który ma być oznakowany i jego zgodność z metodą znakowania laserowego.
Technologia grawerowania laserowego jest często stosowana do grawerowania metalowych przedmiotów, które są poddawane różnym rodzajom zużycia lub obróbki powierzchni. Proces ten obejmuje metale takie jak stal i aluminium, w tym anodowane i odlewane ciśnieniowo aluminium. Jedną z najbardziej charakterystycznych cech grawerowania laserowego jest jego zdolność do grawerowania kodów 2D, które zachowują wysoką czytelność nawet po obróbce powierzchni. Ta obróbka może obejmować śrutowanie, e-powlekanie i obróbkę cieplną, co pozwala rozwiązać najbardziej skomplikowane problemy związane z identyfikowalnością. Jeśli nie jest wymagane bardzo wytrzymałe znakowanie, to zwykle preferuje się proces wytrawiania laserowego, który jest szybki i mniej oparty na ablacji. Metoda ta może być stosowana do szerszej gamy materiałów, w tym:
- stali,
- aluminium,
- aluminium anodowanego,
- ołowiu,
- magnezu,
- cynku.
Istnieje również unikalna metoda znakowania metali, zwana wyżarzaniem laserowym, która jest stosowana do znakowania stali nierdzewnej.
Stan skupienia, a grawer laserowy
Proces wytrawiania laserowego powoduje topienie powierzchni materiału i zmianę jego chropowatości, podczas gdy proces grawerowania laserowego sublimuje powierzchnię materiału, tworząc głębokie szczeliny. Oznacza to, że powierzchnia materiału jest ogrzewana do takiej temperatury, że przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w stan gazowy, pomijając stan ciekły. Aby osiągnąć sublimację, maszyna grawerująca laser musi wygenerować wystarczającą ilość energii, aby powierzchnia materiału osiągnęła temperaturę parowania w ciągu milisekund. Ze względu na potrzebną do tego temperaturę, grawerki laserowe są bardzo mocnymi narzędziami.
- Aluminium- 2327°C
- Miedź- 2595°C
- Żelazo- 3000°C
- Ołów- 1750°C
- Magnez- 1110°C
- Cynk- 906°C
Należy pamiętać, że w przypadku stopów metali, takich jak stal, temperatury potrzebne do osiągnięcia punktu parzenia będą zależeć od składu stopu. W momencie osiągnięcia tej temperatury, materiały przechodzą w stan gazowy. Dlatego, przy zakupie lasera, ważne jest, aby był on wyposażony w system do odprowadzania oparów, który zabezpieczy środowisko pracy, oraz w nóż powietrzny, który chroni soczewkę lasera. Laserowe systemy światłowodowe są szczególnie korzystne w grawerowaniu, ponieważ generują długość fali, która sprawnie oddziałuje z metalami.
Grawerowanie laserowe - zalety
Poniżej przedstawiamy kilka zalet grawerowania laserowego:
- Wysoka precyzja: Grawerowanie laserowe jest wyjątkowo precyzyjne i pozwala na wykonywanie skomplikowanych wzorów z dużą dokładnością. Lasery pozwalają na wykonanie bardzo małych detali, co jest trudne lub niemożliwe do uzyskania przy użyciu innych metod.
- Szybkość i wydajność: tego rodzaju działanie jest szybkie i wydajne, co umożliwia przetwarzanie dużej liczby produktów w krótkim czasie. To z kolei pozwala na zwiększenie wydajności procesu produkcyjnego.
- Wielofunkcyjność: Lasery są w stanie wykonywać grawerowanie na różnych materiałach.
- Jakość wykończenia: Grawerowanie laserowe pozwala na uzyskanie bardzo gładkich powierzchni i ostrej krawędzi, co daje doskonały efekt estetyczny.
- Możliwość personalizacji: Grawerowanie laserowe umożliwia łatwe wprowadzanie zmian w projektach, co pozwala na personalizację produktów zgodnie z potrzebami klienta.
- Brak kontaktu z materiałem: Laser usuwa materiał bezpośrednio z powierzchni, co pozwala na uniknięcie fizycznego kontaktu z materiałem i minimalizuje ryzyko uszkodzenia lub zarysowania powierzchni.
- Ekologiczność: Grawerowanie laserowe jest ekologiczne, ponieważ minimalizuje ilość odpadów w procesie produkcyjnym, a to przyczynia się do ochrony środowiska.
Jak grawerować znaki o wysokim kontraście?
Poprzez zmianę koloru powierzchni grawerowanej powierzchnia może ulec reakcji chemicznej z promieniowaniem lasera, co zmienia jej kolor, a tym samym kontrastuje z pozostałą powierzchnią. Drugim sposobem jest zmiana struktury powierzchni. W ten sposób laser może wytworzyć nierówności na powierzchni, tworząc charakterystyczne wzory lub tekstury, co powoduje zmianę kąta odbicia światła i tym samym kontrast. Grawerowanie polega na uzyskaniu kontrastu między niezagrawerowanym materiałem, a czarnymi znakami. Ta metoda jest szybka, ale zalecana tylko wtedy, gdy surowy materiał ma jasny kolor, który pozwala na osiągnięcie wysokiego kontrastu. Druga metoda grawerowania jest bardziej czasochłonna, ale pozwala na uzyskanie wyższej jakości kontrastów. Podczas tej metody system laserowy korzysta zarówno z grawerowania laserowego (do tworzenia czarnych znaków), jak i z trawienia laserowego (do tworzenia białych znaków), co umożliwia stworzenie znaków w dwóch kolorach.
Jak wybrać maszynę do grawerowania laserowego?
Jeśli planujesz zakup maszyny do grawerowania laserowego, poniższa lista może Ci pomóc w znalezieniu odpowiedniego lasera:
- Jeśli chcesz zintegrować niestandardowe rozwiązania do swojego procesu produkcyjnego, możesz zainteresować się systemami znakowania OEM. Oferują one różne typy laserów, w tym lasery światłowodowe i lasery CO2, które są odpowiednie dla zastosowań przemysłowych. Te systemy mogą być zintegrowane przez Ciebie samodzielnie lub z pomocą integratora, aby spełnić Twoje specyficzne wymagania.
- Zintegrowane maszyny laserowe, to urządzenia, które zostały zaprojektowane i wyposażone w sposób umożliwiający ich zautomatyzowane lub półautomatyczne działanie, co pozwala na łatwe i szybkie wykonanie różnych zadań z użyciem lasera.
- Jeśli masz jakieś pytania lub potrzebujesz pomocy, zawsze możesz zwrócić się do eksperta w tej dziedzinie. Ekspert pomoże Ci w wyborze odpowiedniego systemu laserowego, udzieli porad dotyczących procesu znakowania i odpowie na wszelkie pytania, które mogą Cię interesować.
Inne technologie laserowe
Oprócz grawerowania i wytrawiania, istnieją inne technologie laserowe, które można wykorzystać do znakowania logo i identyfikatorów, takich jak kody kreskowe i numery seryjne.
Grawerowanie CNC
Grawerowanie CNC umożliwia szybkie prototypowanie, precyzyjne grawerowanie, cięcie i głębokie grawerowanie części maszyn. Ta technologia może być stosowana na niemal wszystkich materiałach, od metali takich jak aluminium, mosiądz, srebro i tytan, po niemetale takie jak akryl, drewno, tworzywa sztuczne i pianka.
Grawerowanie laserowe
Jest ono wykorzystywane do grawerowania tabliczek na nagrodach, trofeach, kodów kreskowych/QR na częściach maszyn, urządzeniach elektronicznych, urządzeniach medycznych, znakach i odznakach. Laser o dużej mocy jest w stanie wykonać głębokie grawerunki na różnych metalach i niemetalach.
Laser MOPA
Można również użyć lasera światłowodowego MOPA do wykonywania kolorowych grawerunków laserowych na metalach, takich jak stal nierdzewna, tytan i aluminium. W porównaniu z grawerowaniem laserowym, grawerowanie CNC oferuje większą elastyczność materiału.
Grawerowanie maszyną CNC - zalety
Zalety grawerowania przy użyciu CNC to między innymi:
- Precyzja i powtarzalność: CNC umożliwia wykonywanie grawerowania o wysokiej precyzji i powtarzalności, co jest szczególnie ważne w przypadku projektów wymagających dokładnych wymiarów i kształtów.
- Szybkość i wydajność: Grawerowanie przy użyciu CNC jest szybkie i wydajne, co umożliwia przetwarzanie dużych ilości produktów w krótkim czasie.
- Wielofunkcyjność: Frezarki CNC są w stanie wykonywać grawerowanie na różnych materiałach, co umożliwia zastosowanie tej technologii w wielu branżach, takich jak reklama, przemysł meblowy, przemysł metalowy, produkcja biżuterii i wiele innych.
- Jakość wykończenia: Dzięki precyzyjnym narzędziom CNC można uzyskać gładkie powierzchnie i ostre krawędzie, co daje doskonały efekt estetyczny.
- Możliwość personalizacji: Grawerowanie przy użyciu CNC umożliwia łatwe wprowadzanie zmian w projektach, co pozwala na personalizację produktów zgodnie z potrzebami klienta.
- Optymalizacja kosztów: CNC pozwala na zmniejszenie kosztów produkcji dzięki precyzyjnemu wykonywaniu procesów i wykorzystywaniu surowców w sposób oszczędny.
- Ekologiczność: Grawerowanie przy użyciu CNC jest ekologiczne, ponieważ minimalizuje ilość odpadów w procesie produkcyjnym, co przyczynia się do ochrony środowiska.
Wszystkie te zalety sprawiają, że grawerowanie przy użyciu CNC jest coraz popularniejsze w przemyśle i produkcji różnych przedmiotów.
Grawerowanie maszyną CNC - wady
Mimo że grawerowanie przy użyciu CNC posiada wiele zalet, to jednak istnieją pewne wady, które należy wziąć pod uwagę, takie jak:
- Wysokie koszty początkowe: Inwestycja w frezarkę CNC może być kosztowna i nie każda firma lub osoba prywatna będzie w stanie ją sobie kupić.
- Wymagana wiedza techniczna: Obsługa maszyny CNC wymaga wiedzy technicznej i doświadczenia, co może stanowić barierę dla początkujących użytkowników.
- Konieczność przeprowadzania testów: Zanim zostanie wykonany finalny projekt, konieczne jest przeprowadzenie testów, co może wydłużyć czas produkcji i zwiększyć koszty.
- Ograniczenia wielkości: Frezarki CNC mają ograniczenia co do wielkości i grubości materiałów, co może stanowić problem w przypadku większych projektów.
- Ryzyko uszkodzenia materiału: Podczas grawerowania może dojść do uszkodzenia materiału, co może zwiększyć koszty produkcji lub spowodować konieczność wykonania projektu od nowa.
Dlaczego warto wybrać maszyny CNC?
Maszyny CNC pozwalają na grawerowanie praktycznie każdego materiału dzięki możliwości zmiany narzędzi w trakcie procesu. W przypadku grawerowania laserowego konieczne jest wybranie odpowiedniego lasera dla danego materiału, ponieważ jeden laser nie może być używany do grawerowania wielu różnych materiałów. Dlatego ważne jest dokładne dopasowanie urządzenia do materiału, który ma być obrabiany. Maszyny CNC oferują wysoką precyzję i powtarzalność, co czyni je popularnymi w wielu branżach, takich jak lotnictwo, motoryzacja, obronność, służba zdrowia oraz przemysł naftowy i gazowy. Należy jednak pamiętać, że ze względu na wywieranie stałego nacisku na materiał, istnieje ryzyko jego pęknięcia. Ponadto, typowe grawerki CNC nie nadają się do precyzyjnego grawerowania bardzo drobnych wzorów, które wymagają użycia bardzo cienkiego wiertła bez ryzyka jego złamania.