1 Előszó
Az 1970-es évek végén és az 1980-as évek elején egy vadonatúj lézeres alkalmazási technológia-lézeres jelölési technológia-csendben megjelent a nemzetközi porondon. A lézeres jelölőgép a lézeres feldolgozási elvek jelentős alkalmazását képviseli; konkrétan feldolgozott lézersugarat használ az anyag felületének besugárzására. A fényenergia azonnal hőenergiává alakul, aminek következtében a felületi anyag egy pillanat alatt megolvad, vagy akár el is párolog, és ezáltal szövegből, mintákból és egyéb elemekből álló jelöléseket hoz létre.
2 A lézeres jelölés alkalmazási területei és előnyei
Az ipari szektorban az elektromos feldolgozásról fokozatosan áttértek az optikai feldolgozás korszakára. A lézeres jelölőgépek rendkívül sokoldalúak, kiváló eredményeket és stabilitást kínálnak, és ennek következtében számos területen széles körben alkalmazzák őket. Különböző fémanyagokat-, valamint bizonyos nem-fémeket- képesek gravírozni, vagy tartós, -hamisításgátló jelöléseket készíteni, amelyeket rendkívül nehéz lemásolni. A számítógépes bemeneti és kimeneti rendszerek, valamint a galvanométeres letapogatási mechanizmus segítségével ezek a gépek gyors feldolgozási sebességet érnek el. Teljesen zárt{8}}fényvezető rendszerük erős alkalmazkodóképességet mutat a különböző környezeti feltételekhez, míg moduláris belső felépítésük leegyszerűsíti a karbantartást és a szervizelést; különösen jól-alkalmasak az "on--online" termelési munkafolyamatokba való integrálásra. A lézeres jelölőgépeket ma már széles körben használják védjegyek, tételszámok, dátumok, vonalkódok és egyéb azonosítók felvitelére a termékek széles skálájára, beleértve a különféle hardverelemeket, fémedényeket, precíziós műszereket, autóipari alkatrészeket, elektronikai alkatrészeket, vágószerszámokat, ajándékokat, órákat, vízvezeték szerelvényeket, szemüvegcsatokat, bőröndöket, cipőcsatokat, cipőket, cipőket számítógépes billentyűzetek. Az 1. és 2. ábra egy mágneslemezen és egy radíron lézeres jelöléssel létrehozott mintákat mutat be. A lézeres jelölési feldolgozásnak köszönhetően a termékek minősége javítható és a piaci versenyképesség fokozható.
A lézeres jelölés olyan előnyökkel rendelkezik, amelyek gyakorlatilag páratlanok a hagyományos módszerekkel (például kémiai maratás, elektromos kisüléses megmunkálás, mechanikus gravírozás és nyomtatás). Először is numerikus vezérlési (NC) technológiát alkalmaz-vagy közvetlen számítógépes vezérlést-, ami kivételesen egyszerűvé teszi a tartalom megjelölésének módosítását; ez a képesség tökéletesen illeszkedik a modern gyártás magas-hatékonysági és gyors{4}}tempójú követelményeihez. Másodszor, a lézer feldolgozási közegként történő felhasználásával kiváló gravírozási pontosságot ér el, miközben széleskörű kompatibilitást mutat különböző anyagokkal, lehetővé téve rendkívül bonyolult és kivételesen tartós jelölések létrehozását a felületek széles skáláján. Végül, mivel az eljárás nem jár fizikai érintkezéssel vagy mechanikai erővel a munkadarabra, ez biztosítja a munkadarab eredeti pontosságának és integritásának teljes megőrzését. A gyártási folyamat utolsó szakaszaként szolgálhat, így nincs szükség utólagos-jelölési befejező műveletekre. Feldolgozási módszere rendkívül rugalmas, és képes megfelelni a laboratóriumi-típusú, a kis{11}}szériás gyártás és a nagy{12}}ipari gyártás követelményeinek is. Ezenkívül nem termel szennyező anyagokat, és nem okoz környezetszennyezést-ez különösen fontos tényező a mai világban, ahol a környezetvédelem egyre nagyobb prioritást élvez. A legfontosabb az, hogy a lézeres jelölési technológiával létrehozott jelöléseket rendkívül nehéz hamisítani vagy megváltoztatni, így robusztus{16}}hamisítás elleni képességet kínálnak. Az 1990-es évek óta-a lézeres jelölési technológia növekvő érettsége, a lézeres jelölőberendezések folyamatos tökéletesítése, valamint ennek az új technikának a piac elmélyülő ismerete{20}}a lézeres jelölőtechnológia nemzetközileg is egyre szélesebb körben elterjedt. Nevezetesen, amikor a neves amerikai Intel vállalat piacra dobta számítógépes processzorlapkáinak új generációját -a Pentium, Pentium Pro és Pentium MMX{23}}, lézeres jelölési technológiát használt, hogy minden egyes chip felületére jelöléseket írjon.
3 A lézeres jelölőgépek osztályozása
Hogyan érhető el a lézeres jelölés? Általánosságban elmondható, hogy a lézeres jelölés számítógépes vezérléssel történik a munkadarab és a lézersugár közötti relatív mozgás létrehozásával; ez azt eredményezi, hogy a lézersugár a kívánt szimbólumokat és mintákat a munkadarab felületére eltávolítja. Elméletileg mindaddig, amíg a lézer és a munkadarab között szabályozott relatív mozgás létesíthető, megvalósítható a lézeres jelölés. Következésképpen a lézeres jelölés jelenlegi területe a lézeres jelölőgépek széles választékát kínálja.
Attól függően, hogy a lézersugár álló vagy mozgásban van-e, a lézeres jelölőgépek nagyjából két típusba sorolhatók: rögzített -sugaras rendszerek és mozgósugaras{1}}rendszerek. Ahogy a nevek is sugallják, az előbbi egy álló lézersugár mozgó munkadarabbal, míg az utóbbi egy mozgó lézersugár egy álló munkadarabbal. A rögzített-sugaras lézeres jelölőgépek jellemzően CNC-vezérelt kétdimenziós{6}}munkaasztalt használnak a megjelölt munkadarab manipulálására. Elsődleges előnyük a viszonylag alacsony költségük; hátrányaik azonban ugyanúgy szembetűnőek: lassú jelölési sebesség, alacsonyabb jelölési pontosság, bonyolult tartalom, például fényképek jelölésének nehézsége, valamint az online gyártósorokba való integrálás kihívása. A mozgó-sugaras lézeres jelölőgépek további típusokra oszthatók a sugárkezelés sajátos módszere alapján; noha mindegyiknek megvannak a saját egyedi előnyei és hátrányai, a mozgó{10}}sugaras rendszerek általában jobban teljesítenek, mint a rögzített{11}}sugaras rendszerek. A mozgó{13}}sugaras rendszerek közül a galvanométer{14}}alapú lézeres jelölőgép kiemelkedő példa. Jelenleg a nemzetközi lézeres jelölőközösségben széles körben elismert tény, hogy a rendelkezésre álló gépek sokfélesége között a galvanométer-alapú rendszer-a számos benne rejlő előnynek köszönhetően-a fő termékké vált, és a lézeres jelölési technológia jövőbeli fejlődésének meghatározó irányaként tekintenek rá.
Az alkalmazott fényforrás típusa alapján a lézeres jelölőgépek YAG lézeres jelölőgépekbe és CO2 lézeres jelölőgépekbe is besorolhatók; ez a két különálló fényforrás különböző típusú anyagok jelölésére alkalmas. A hullámhosszbeli különbségek miatt a CO2 gázlézeres jelölőgépek nem-fémes anyagok jelölésére korlátozódnak, míg a YAG szilárdtest-lézeres jelölőgépek nem-fémes és fémes anyagok jelölésére is alkalmasak. A CO2 gázlézeres jelölőgép elsődleges fogyóeszközei a gázkeverék vagy a cserelézercsövek; emellett a germánium lencsék kopó-és-kopó alkatrészek, amelyek viszonylag magas költséggel járnak. Ezzel szemben a YAG szilárdtestlézeres jelölőgép fő fogyóeszköze a pumpás lámpa (az impulzuslézerek xenonlámpákat, míg a folyamatos hullámú lézerek kriptonlámpákat használnak), ami olcsó. Az elmúlt években a félvezető lézerek árának csökkenése következtében egy új típusú lézertechnológia jelent meg: a félvezető{14}}szivattyús lézerkristályok (például a YAG), amelyek 1064 nm hullámhosszon hoznak létre lézersugarat. Ezeket a rendszereket 10 000 órás karbantartásmentes-élettartam, kis helyigény jellemzi, és-a hagyományos rendszerekkel ellentétben-nem igényelnek nagy-hűtési infrastruktúrát. A Daheng Laser (Kína) úttörő volt a hazai piacon, sikeresen kifejlesztve az első félvezető{24}}szivattyús YVO4 lézeres jelölőgépet; ez a technológia fejlett nemzetközi szabványt ért el, és azóta szabványosított, bevált termékké vált.
4 Lézeres jelölőgépek kiválasztása
A lézeres jelölőrendszerek lézerenergiát használnak fel, hogy nyomokat hozzanak létre a hordozón; azonban a tényleges hatások drasztikusan változhatnak, olyan tényezőktől függően, mint az alkalmazott lézer típusa és a hordozóanyag jellemző tulajdonságai. Például a folyamatos -hullámú CO2 lézerek jellemzően felületi ablációval (maratással) hoznak létre nyomokat; az impulzusos, keresztirányban gerjesztett atmoszférikus-nyomású (TEA) gázlézerek karbonizációval érik el a jelölést; az excimer lézerek fotokémiai reakciókon alapulnak; míg az Nd:YAG lézerek termokémiai reakciómódszereket alkalmaznak.
Minden egyes alkalmazás egyedi teljesítménykövetelményeket mutat be; következésképpen a lézerrendszer kiválasztása nem történhet önkényesen. A lézeres jelölőrendszerek tervezői számára a kritikus kihívás a legmegfelelőbb lézer hullámhosszának és optikai konfigurációjának kiválasztása bármely adott hordozóanyaghoz, hogy biztosítsák az ideális, jó minőségi{1}}jelölést. A sikeres lézeres jelölés kulcsa a „6-Sigma” módszertan szigorú alkalmazásában rejlik. Például a műanyag jelöléssel összefüggésben a tervezőknek alaposan elemezniük kell mind az anyag kémiai összetételét, mind a formázási folyamatát, hogy biztosítsák az adalékanyagok egyenletes eloszlását, és elősegítsék a minőségellenőrzési technológiák – például a gépi látásrendszerek – átfogó integrációját.
A sugárral{0}}kormányozható Nd:YAG és CO2 lézerrendszerek a mai napig a legideálisabb megoldások a lézeres jelölési alkalmazásokhoz. Az Nd:YAG lézeres jelölőgép fizikai konfigurációjának szemléltetése a 3. ábrán látható. Egy tipikus rendszer egy pár letapogató tükröt alkalmaz a lézersugarat irányítani, egy objektívlencse-rendszeren keresztül irányítva, hogy pontosan a célfelületre fókuszáljon; ezek a tükrök a vezérlő számítógép által kiadott parancsok szigorú betartásával hajtják végre pásztázó mozgásukat. Más lézerek-mint például az impulzusos, keresztirányban gerjesztett atmoszférikus-nyomásos gázlézerek-maszkjelölést alkalmaznak, míg a CO2 lézeres pont-mátrixjelölő rendszerek szintén helyet foglalnak el a jelölőiparban.
