El marcado láser es una tecnología revolucionaria que actualmente se utiliza para una gran variedad de aplicaciones.
Es aplicable en múltiples formas, desde grabado, recocido, espumado, hasta técnicas de tinción y eliminación.
Elegir qué técnica y qué máquina utilizar para cada aplicación deseada es lo que más preocupa a la mayoría de la gente.
Esto se debe a que diferentes superficies tienen diferentes requisitos y se han diseñado diferentes máquinas para su uso de diferentes maneras.
Así que tómese 10 minutos de su tiempo y deje que Heatsign Marking le muestre cómo distinguir el tipo de máquina que necesita para sus aplicaciones.
¿Qué es el marcado láser?
El marcado láser es el proceso de etiquetar un material mediante un rayo láser enfocado. Cuando el rayo láser interactúa con la superficie del material, modifica la apariencia del área marcada para mostrar el diseño deseado.
Esto se logra mediante la decoloración, que se produce cuando el rayo láser de baja potencia incide en el área marcada. El marcado láser permite crear marcas de alto contraste y alta precisión sin alterar la superficie del material.
Esta es la principal diferencia entre el marcado láser y el grabado láser, que es un proceso sustractivo que deja hendiduras en la superficie.
De qué trata este artículo
La compra de una máquina de marcado láser no tiene por qué parecer ni parecer técnica en absoluto.
De hecho, la mayoría de los discursos de marketing simplemente abruman a los compradores potenciales con detalles que no necesitan cuando deciden comprar máquinas de marcado láser.
Sin embargo, casi siempre es necesario investigar para establecer la elección de la máquina que mejor se adapte a nuestras necesidades.
Hay cinco tipos principales de marcadores láser:
- Máquinas láser de fibra,
- Máquinas de láser verde,
- Máquinas láser UV,
- Máquinas láser de CO2,
- Maquinas láser Mopa.
El tipo de máquina que necesita varía según el material. Esto se debe a que el grabado láser se puede realizar en muchos materiales, como metal, plástico, vidrio, madera, papel, cerámica e incluso piedra.
Por lo tanto, seleccionar el equipo equivocado para comprar puede ser un proceso doloroso y costoso.
Esto es más cierto si no ha determinado con precisión lo que necesita, debido a los problemas de tiempo, transporte y garantía que pueden surgir cuando desea cambiar a la máquina correcta que necesita.
Una mirada rápida a la tecnología
El término láser es básicamente un acrónimo de 'Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación'.
Los láseres tienen tres propiedades distintas que se utilizan juntas para hacer posible el marcado permanente en una amplia variedad de materiales.
- Rayos altamente monocromáticos; esto significa que los rayos consisten en ondas de luz que provienen de una única longitud de onda precisa
- Directividad excepcional; esto significa que los haces tienen ondas de luz paralelas que no chocan ni se dispersan a medida que viajan a lo largo de una distancia.
- Alta coherencia, lo que significa que las ondas están en fase entre sí.
Una máquina de grabado láser consta de tres partes principales: un láser, un controlador y una superficie. El láser funciona como un lápiz, emitiendo un haz monocromático de alta calidad que permite al controlador trazar patrones sobre la superficie. El controlador gestiona la dirección, la intensidad, la velocidad y la propagación del haz láser mientras trabaja sobre la superficie.
Hay tres tipos principales de técnicas de grabado empleadas por los distintos tipos de grabadores láser.
Técnicas de marcado
Incluyen la mesa XY, la técnica cilíndrica y la técnica del espejo galvo.
La mesa XY
La técnica más común es la mesa XY. En esta técnica, la mayoría de los modelos tienen la pieza de trabajo (superficie) fija y la óptica láser se mueve a su alrededor en las direcciones X e Y, dibujando vectores en la superficie. Otros modelos tienen variantes en las que el láser está fijo y la pieza de trabajo se mueve, o bien, la pieza de trabajo se mueve en el eje X y el láser en el eje Y, y viceversa. Esto se conoce como modo vectorial.
Marcado láser cilíndrico
Esta técnica se utiliza para piezas cilíndricas como tuberías (o piezas planas montadas alrededor de un cilindro). En esta técnica, el láser recorre una fina hélice, generalmente en un cilindro giratorio, con una pulsación láser de encendido/apagado que produce la imagen deseada en formato raster.
Espejos Galvo
En el tercer método, tanto el láser como la pieza de trabajo son estacionarios. Los espejos galvanométricos utilizan un mecanismo reflectante para mover el haz láser sobre la superficie de la pieza. Los grabadores láser que utilizan esta tecnología pueden trabajar en modo raster o vectorial.
El punto de referencia
Este es el punto donde el rayo láser incide sobre la superficie de trabajo. Siempre debe estar en el plano focal del sistema óptico del láser, que suele coincidir con el punto focal del rayo . Este punto suele ser muy pequeño, quizás menos de una fracción de milímetro. Generalmente, su tamaño es característico de la longitud de onda óptica del rayo, y solo el material dentro de él se ve afectado significativamente cuando el rayo láser incide sobre la superficie.
La energía entregada por el láser cambia la estructura química o vaporiza el material en el punto focal, revelando así la marca deseada.
La principal diferencia en los tipos de máquinas láser utilizadas en aplicaciones de marcado son las longitudes de onda que admite cada una y la potencia, que determina la velocidad de operación.
Diferentes longitudes de onda significan que diferentes tipos de máquinas serán adecuados para diferentes superficies de marcado.
Sin embargo, en general, los sistemas de marcado láser tienen claras ventajas sobre otros tipos de marcado.
Ofrecen un tiempo de inactividad reducido, eliminan o reducen en gran medida el uso de consumibles, crean marcas permanentes y de alto contraste y terminan brindándole costos y mantenimiento preventivo reducidos.
Factores a tener en cuenta al evaluar el sistema de marcado láser correcto
A la hora de elegir el modelo ideal que desea para el uso que le va a dar, tenga en cuenta lo siguiente:
Superficies de marcado móviles o estacionarias
Si necesita incluir una máquina en una línea de procesamiento para el procesamiento continuo de piezas, los modelos que pueden admitir el marcado de piezas móviles a una velocidad predeterminada son una excelente opción ya que brindan alta eficiencia en el proceso.
Velocidad de línea
Debido a las diferentes propiedades de las longitudes de onda y la potencia del láser, los distintos sistemas ofrecerán resultados distintos según la velocidad de producción de las piezas. Las líneas de producción de alta velocidad requieren marcadores de alta potencia para marcar eficazmente todas las piezas en proceso.
Material a marcar
Como veremos más adelante, los marcadores láser funcionan en una amplia variedad de superficies. El marcador que utilice dependerá en gran medida de los materiales marcados que desee trabajar. Por ejemplo, los láseres de fibra son muy eficaces con metales, mientras que los láseres de CO2 son excelentes con no metales.
Condiciones ambientales
Algunas máquinas son sensibles a entornos de trabajo con alta propensión al polvo, golpes y vibraciones, mientras que otras son robustas y pueden soportar estos entornos.
Carga de trabajo esperada
Algunas máquinas láser son de baja velocidad y podrían no funcionar bien con cargas de trabajo elevadas. Por ejemplo, al marcar metales, podría ser más rentable a largo plazo trabajar con láseres de fibra que con láseres de CO2.
Servicios posventa prestados
A veces, la configuración y el funcionamiento de la máquina pueden ser complicados. Si bien la mayoría de los marcadores láser requieren poco mantenimiento y son muy duraderos, es recomendable trabajar con un proveedor con experiencia local o que pueda brindar asistencia inmediata al elegir el equipo.
Comprender los cinco tipos de marcadores láser
láser de fibra
La tecnología de marcado láser de fibra ha crecido en los últimos tiempos hasta convertirse en una de las tecnologías de marcado directo de piezas más buscadas en todo el mundo.
Con niveles de potencia que van desde 20 a 50 vatios, las máquinas de marcado láser de fibra son algunas de las máquinas de marcado láser más potentes del mercado.
Estas máquinas son ideales para grabado en profundidad o grabado, con excelentes resultados en metales más duros o cuando se necesitan sistemas de alta potencia con un tamaño de punto más pequeño para lograr una alta resolución.
La alta calidad del haz y los tamaños de punto pequeños con lentes más grandes permiten utilizar el láser de fibra para aplicaciones de marcado de lotes pequeños de componentes o para el corte de metales muy delgados.
Aplicaciones
Hay varias formas en las que se pueden utilizar los láseres de fibra.
Marcado de color:
Este tipo de marcado se realiza para crear diferentes tonos de color en un material variando la velocidad, la potencia, la frecuencia y el ancho de pulso. Los mejores resultados de marcado de color se obtienen en acero inoxidable y aluminio, especialmente con un marcador láser de fibra MOPA.
Otra forma de marcado de color es la eliminación de color, que consiste en marcar mediante la eliminación de color en materiales recubiertos para revelar un material subyacente de un color diferente. Esta tecnología se utiliza principalmente para accesorios, etiquetas y materiales de embalaje.
Recocido:
Se trata del endurecimiento de una superficie metálica mediante láser, lo que también permite producir diversos tipos de colores mediante el marcado láser a color. En este proceso se pueden lograr diversas tonalidades de verde, rojo y amarillo con diversos materiales.
Espumoso:
Implica el tipo de tratamiento que deja el área objetivo más clara que el resto de la parte que se está procesando.
Carbonización:
La carbonización consiste en la destrucción de enlaces de carbono para crear tonos de zonas más oscuras sin afectar la superficie del material. Se utiliza principalmente para plásticos ligeros y materiales orgánicos.
Marcado de día y de noche:
La tecnología láser de fibra permite crear marcas fácilmente legibles de día e iluminadas de noche. Esto resulta útil para aplicaciones como tableros de instrumentos, reflectores, matrículas, relojes, sistemas de seguridad y señalización de puertas.
Ventajas
Los marcadores láser de fibra producen una excelente calidad de haz, ideal para una amplia variedad de superficies. Gracias al alto nivel de filtración de los haces de luz monocromáticos, variar la potencia de un mismo tipo de haz permite trabajar en diversos tipos de superficies.
Los marcadores láser de fibra son muy duraderos.
Algunos modelos están construidos con diseños modulares, lo que brinda una gran flexibilidad en el área de marcado en la que pueden trabajar y la capacidad de trabajar bien con superficies de marcado complejas.
Suelen tener un consumo energético económico, con una tasa de conversión fotoeléctrica de alrededor del 25%, una de las mejores de la industria.
Se pueden lograr diferentes profundidades de grabado láser, dependiendo del propósito previsto, variando la potencia de las máquinas seleccionadas.
Los marcadores láser de fibra también son unas de las máquinas de marcado más rápidas que puedes utilizar.
Desventajas
Al marcar materiales muy gruesos o con alta reflectividad, no puede trabajar con rapidez. Tampoco puede realizar grabados muy profundos en la mayoría de los metales.
láser verde
Las máquinas de marcado láser verde están diseñadas para marcar materiales altamente reflectantes. También funcionan en sustratos muy sensibles, como obleas de silicio, ofreciendo gran facilidad de trabajo y alta precisión. Operan en el espectro de luz visible del infrarrojo cercano (a 532 nm) con rangos de potencia de 5 a 10 vatios.
Son perfectos para plásticos blandos, placas PCB, chips de circuitos integrados y para trazar o marcar células solares de diversas composiciones de materiales.
Las ventajas inherentes de la longitud de onda de 532 nm incluyen una mayor absorción en diversos tipos de materiales y una energía térmica reducida, lo que le permite marcar sustratos que otras longitudes de onda superiores simplemente no pueden. Los marcadores láser verdes también ofrecen tamaños de punto muy precisos de hasta 10 µm.
Ventajas
- Los marcadores láser verdes alcanzan precisiones muy altas que permiten el micromarcado de fuentes inferiores a 1 mm con anchos muy pequeños de hasta 10 µm.
- Consiguen una transferencia térmica muy baja a las superficies de trabajo, lo que es ideal para materiales altamente sensibles.
- Los marcadores láser verdes son ideales para marcar semiconductores, PCB, cerámicas y resinas epoxi.
- Se pueden utilizar para eliminar revestimientos, marcar con revestimiento de capa fina y trabajar en materiales que no reaccionan a otras formas de rayos infrarrojos.
- El diseño mecánico y óptico robusto permite que las máquinas trabajen en entornos industriales de alta velocidad donde el polvo, los golpes y las vibraciones son comunes.
Desventajas
- Son caros y no son ideales para marcar profundidad.
láser UV
El ultravioleta (UV) representa una banda del espectro electromagnético con longitudes de onda de 10 nm a 400 nm. Son más cortas que las de la luz visible, pero más largas que los rayos X.
La radiación ultravioleta de longitud de onda larga no se considera ionizante porque sus fotones no tienen la energía necesaria para ionizar átomos. Sin embargo, puede provocar reacciones químicas que hacen que las sustancias brillen o emitan fluorescencia.
Como resultado, los efectos químicos y biológicos de los rayos UV son mucho más amplios que el simple calentamiento, y muchas aplicaciones prácticas de la radiación UV son posibles debido a sus interacciones con moléculas orgánicas.
Se pueden utilizar láseres de gas, láseres de estado sólido y diodos para fabricar máquinas que emiten rayos ultravioleta, y existen láseres que cubren todo el rango UV.
Desde el descubrimiento del láser excimer, ha sido posible obtener luz ultravioleta intensa. Los investigadores exploraron y descubrieron las propiedades únicas de esta nueva fuente de luz. A medida que se descubrieron y optimizaron diversos fenómenos relacionados con la energía UV y las interacciones entre materiales, surgieron aplicaciones prácticas.
Las máquinas de marcado láser UV son una manifestación de esta tecnología.
Generalmente están diseñados para la longitud de onda láser UV de 355 nm y pueden marcar una amplia gama de materiales. Son perfectos para aplicaciones de marcado en frío, donde los láseres que producen calor no son aplicables. La tecnología UVC puede marcar materiales como plásticos, cerámica y vidrio sin necesidad de aditivos. Gracias a la alta calidad del haz, los UVC pueden micromarcar componentes electrónicos, placas de circuitos y microchips. También son excelentes para su uso en paneles solares y el marcado preciso de equipos médicos (por ejemplo, para marcar cilindros de medición y jeringas).
Aplicaciones
Se utiliza en la industria médica y farmacéutica para marcar equipos con baja tolerancia al calor, como plásticos.
Se utiliza en la industria electrónica para marcar placas de circuitos y microchips con fuentes de alta calidad de <1 mm.
Ventajas
Puede marcar el vidrio sin riesgo de microfracturas
Los UVC son eficientes en el uso de energía
Desventajas
- Las máquinas de marcado láser UV no son buenas para el grabado o grabado profundo de metales.
- Las máquinas láser UV son muy caras. Las máquinas industriales llegan a costar hasta 20.000 dólares.
láser de CO2
Las máquinas de marcado láser de CO2 suelen ser sistemas de marcado láser de tubo sellado con haces dirigidos por galvanómetro, diseñados para marcar superficies no metálicas como madera, vidrio, cuarzo y cerámica. También pueden marcar tejidos y otros materiales orgánicos, operando a longitudes de onda de 10 600 nm.
Estas máquinas se utilizan para producir códigos de barras, números de serie y logotipos en metales y otras superficies.
Al marcar metal desnudo con un láser de CO2, se utiliza un agente de marcado especial (aerosol o pasta) para tratar el metal antes del grabado. Una vez aplicado el rayo láser, el calor del láser fija el agente de marcado al metal, lo que resulta en una marca permanente de alto contraste.
Las máquinas son rápidas y asequibles. Se encuentran entre los tipos más antiguos de grabadores y marcadores, y también pueden marcar materiales orgánicos como madera, cerámica (azulejos, piedra, etc.).
Los sistemas láser de CO2 se pueden operar desde una amplia gama de aplicaciones, como Windows y Linux, y son muy fáciles de usar.
Aplicaciones
Los láseres de CO2 se utilizan ampliamente en envases de alimentos, medicamentos o alcohol, circuitos integrados, electrodomésticos, comunicaciones móviles, microchips y componentes electrónicos.
Gracias a su longitud de onda, las fuentes láser de CO2 selladas logran los mejores resultados de marcado en materiales orgánicos como madera, papel, cuero y ciertos polímeros plásticos. Los láseres de CO2 también son adecuados para el marcado de vidrio.
Ventajas
Bueno para metales revestidos, como aluminio pintado o latón pintado, que no requieren tratamiento previo.
Los láseres de CO2 son los más adecuados para los no metales y producen buenas marcas en materiales como madera, cuero, papel, plásticos, vidrio, cerámica y acrílicos.
Desventajas
Si busca una máquina láser de CO2 de alta potencia, puede ser muy cara. Hay ofertas en Amazon que van desde $1400 hasta $10,000.
La tasa de conversión fotoeléctrica en el proceso es solo del 10% y el consumo de energía es alto.
Las máquinas de marcado láser de CO2 presentan un rendimiento significativamente menor que los láseres de fibra al trabajar con metales. Esto se debe al tiempo que requiere el recubrimiento o pretratamiento con un agente de marcado de metales.
La vida útil del tubo láser de CO2 de vidrio es inferior a 2000 horas, la vida útil del tubo láser de CO2 de metal RF será superior a 20 000 horas, pero el precio es elevado.
Los láseres de CO2 también son más costosos de mantener y los requisitos operativos son mayores.
Láser MOPA
Las máquinas de marcado láser MOPA son muy similares en diseño y apariencia a los marcadores láser de fibra.
Sin embargo, la tecnología interna es diferente, lo que proporciona capacidades diferentes.
Las máquinas MOPA ofrecen una alta eficiencia energética mediante el uso del amplificador de potencia del oscilador maestro. En esta tecnología, el "OM" produce un haz altamente coherente y se utiliza una "A" óptica para aumentar la potencia del haz, conservando sus propiedades principales. Puede alcanzar amplitudes de hasta 2700 kHz, en comparación con la opción de conmutación Q (láser de fibra), que solo alcanza los 500 kHz.
El oscilador maestro no necesita ser potente ni funcionar con alta eficiencia porque la eficiencia está determinada principalmente por el amplificador de potencia.
Se pueden conectar varios amplificadores de potencia láser a un oscilador maestro común, lo que puede proporcionar una buena versatilidad en una instalación de producción.
Estas máquinas logran excelentes resultados con marcado multicolor reproducible en acero inoxidable, marcado negro de alto contraste en aluminio anodizado y marcado de alto contraste en plásticos.
Aplicaciones
Dado que la mayoría de las carcasas de los teléfonos móviles están hechas de aluminio anodizado, el láser MOPA se utiliza principalmente para estampar números IMEI y de código de barras de alto contraste en las carcasas.
Los fabricantes artesanales también pueden producir diseños muy hermosos utilizando colores verde, rosa, morado, azul, rojo y negro en acero inoxidable.
Como el láser MOPA puede ajustar el ancho del pulso para lograr diferentes resultados de marcado, también será una buena opción para el marcado de plástico.
Ventajas
- Puede marcar acero inoxidable en diferentes colores.
- Conseguirás menos quemaduras o derretimientos en la zona del borde de las superficies trabajadas, especialmente durante el grabado.
- Menor desarrollo de calor durante el recocido de las marcas en el metal, lo que conduce a un mejor comportamiento frente a la corrosión, resistencia a la tracción y durabilidad de las piezas.
- Proporciona marcas más homogéneas y, a veces, de mayor contraste en algunos plásticos.
- Proporciona menos espuma al trabajar con plásticos
Desventajas
La tecnología MOPA existe desde hace bastante tiempo, pero aún se siguen realizando investigaciones en este campo, por lo que aún no se han diseñado las mejores máquinas.
Las máquinas MOPA casi siempre tienden a ser más caras que los marcadores láser de fibra Q-switched.
La madera, el vidrio y algunos tipos de plásticos nunca funcionarán con los láseres MOPA, como es el caso de los marcadores de pulso fijo o Q-switched.
Los láseres de ancho de pulso variable cuestan más y son mucho más complicados de trabajar por la siguiente razón: encontrar la potencia, la velocidad, la frecuencia de pulso y los ajustes de relleno de línea correctos para cualquier material con un láser MOPA puede ser un desafío.
Conclusión
Los láseres de fibra son excelentes para metales, mientras que los láseres de CO2 son mejores para no metales. Los marcadores láser UV son ideales para crear marcado fluorescente a baja temperatura. Al pasar del grabado a pequeña escala a la fabricación a gran escala, elegir las máquinas de marcado láser industriales es fundamental para garantizar un funcionamiento continuo las 24 horas, los 7 días de la semana, y un mantenimiento mínimo.
Preguntas frecuentes
Para marcar metales altamente reflectantes o materiales sensibles al calor como obleas de silicio, ¿qué láser se recomienda?
Para este tipo de materiales delicados y exigentes, la guía recomienda un láser verde. Su longitud de onda de 532 nm permite una mayor absorción por el material y produce una transferencia térmica muy baja, lo que lo hace ideal para sustratos altamente sensibles.
¿Cuáles son algunos de los factores clave a tener en cuenta al elegir el sistema de marcado láser adecuado para mi negocio?
La guía describe varios factores clave a considerar, como el tipo de material que marcará, la velocidad y la carga de trabajo requeridas en su producción, las condiciones ambientales de su taller y la disponibilidad de un buen servicio posventa y soporte técnico.
El texto describe tres técnicas de marcado: mesa XY, cilíndrica y galvanométrica. ¿Cuál es la mejor para un objeto giratorio?
Para marcar piezas cilíndricas, como tuberías o botellas, la técnica de marcado láser cilíndrico es la opción ideal. Este método utiliza un mecanismo giratorio que gira el objeto a medida que el láser lo atraviesa, generando la imagen deseada en formato raster.
¿Qué es la “carbonización” y en qué materiales funciona mejor esta técnica de láser de fibra?
La carbonización es una técnica de marcado en la que se utiliza el calor del láser para destruir los enlaces de carbono en la superficie del material. Esto crea tonos de áreas marcadas más oscuras sin afectar la superficie misma. La guía indica que este método se utiliza principalmente para marcar plásticos ligeros y otros materiales orgánicos.
Información muy útil, gracias por compartir.
Muy interesante, buen trabajo y gracias por compartir tan buena información.