Znakowanie laserowe

Gravotech

 

Prawidłowe oznaczenie i identyfikacja materiałów przeznaczonych do produkcji, półproduktów oraz wyrobów końcowych jest ważnym ogniwem systemu zapewnienia jakości. Niemal każdy produkt schodzący z linii produkcyjnej musi być odpowiednio oznakowany – począwszy od kodów kreskowych, przez numery fabryczne, datę i czas produkcji, po oznakowanie zmian roboczych i logo firmowe. Najwszechstronniejszą obecnie metodą znakowania jest znakowanie laserowe.

Znakowanie laserowe stosowane jest w wielu gałęziach przemysłu. Polega ono na nanoszeniu na powierzchnię przedmiotów znaków za pomocą wiązki promienia laserowego, która powoduje usunięcie cienkiej warstwy materiału ze znakowanego produktu lub modyfikację jej zabarwienia dzięki zmianom termofizycznym lub termochemicznym zachodzącym w tej warstwie. Technika ta pozwala na nanoszenie znaków na powierzchnie miękkie i twarde (metali, tworzyw sztucznych, drewna, papieru, skory i szkła). W przypadku niektórych materiałów konieczne jest zastosowanie odpowiednich domieszek w postaci specjalnych pigmentów lub tzw. masterbaczy (ang. masterbatch) wrażliwych na światło lasera.

Znakowanie czy grawerowanie
Znakowanie i grawerowanie laserowe to dwa rożne, choć bardzo zbliżone pojęcia. Problem z ich rozgraniczeniem bierze się stąd, że urządzenia do znakowania są bardzo podobne, a często nawet identyczne z tymi stosowanymi przy grawerowaniu. Jednak w znakowaniu wykorzystuje się wzor dwuwymiarowy, a głębokość samego procesu jest minimalna – oznaczenie jest zagłębieniem w materiale niemal niewyczuwalnym w dotyku. Natomiast grawerowanie to proces przydatny w przypadku konieczności zastosowania bardziej skomplikowanych wzorow i wymagający przygotowania ich trójwymiarowych modeli. W technice tej usuwa się znacznie większą ilość materiału, a sam grawerunek jest łatwo wyczuwalny i dobrze widoczny gołym okiem. Dodatkowa trudność w rozróżnieniu tych dwóch procesów polega na tym, że nowoczesne znakowarki mogą w pewnym zakresie pracować jako urządzenia grawerujące – pod warunkiem, że grawerunek powstanie w wyniku wielokrotnego powielenia czynności nanoszenia tego samego wzoru 2D. Usunięte zostają zatem kolejne, cienkie warstwy materiału, tak by uzyskać właściwą głębokość grawerunku (np. 0,1 lub 0,5 mm).

Wszechstronna i tania metoda
W porównaniu z innymi metodami znakowanie laserowe daje zupełnie nowe możliwości. Przede wszystkim pozwala na oznaczenie produktów w sposób trwały i niemożliwy do usunięcia. Jest procesem bardzo wydajnym i szybkim: w zależności od materiału i mocy lasera może przebiegać z prędkością nawet 250 znaków na sekundę, a wykonanie bardziej skomplikowanych oznaczeń zajmuje najwyżej kilka sekund. W porównaniu z innymi metodami laser pozwala też na maksymalne zmniejszenie wymiarów wykonywanego kodu. Jednym ograniczeniem w miniaturyzacji oznaczeń na produkcie są możliwości czytników kodów lub kamer zamontowanych w maszynach. Współczesne znakowarki laserowe mogą wypalić poprawny kod, który jest mniejszy niż rozdzielczość czytników.

Znakowanie laserowe zapewnia także wyjątkową precyzję i powtarzalność. Urządzenia skanujące kod poszukują go na zaprogramowanym obszarze, co oznacza, że musi być on maksymalnie powtarzalny jakościowo i przestrzennie.

Współczesne maszyny do znakowania laserowego przy odpowiednim zaprogramowaniu umożliwiają także bieżące zmiany znakowanej treści, przenoszenie jej z produktu na produkt, a nawet – w zależności od zadanych parametrów – modyfikację odczytanych kodów z poprzednich procesów lub rozpoznanych zmian na komponentach. W zależności od potrzeb każdy znakowany przedmiot może zostać np. pominięty, oznakowany dodatkowo lub można na nim nadrukować kod uniemożliwiający odczytanie poprzedniego.

Na odpowiednią jakość znakowania wpływają również właściwości samego produktu: jego jakość, kolor i/lub skład materiału. Stosowane obecnie znakowarki laserowe to urządzenia niezwykle elastyczne, dzięki czemu są w stanie tak zmienić parametry wiązki laserowej, by w zależności od podłoża zachować jak najwyższą jakość znakowania.

Niebanalną kwestią pozostaje sprawa kosztów wybranego rozwiązania. W tym przypadku znakowanie laserowe znów okazuje się niemal bezkonkurencyjne. Pomijając stosunkowo wysoki koszt zakupu odpowiedniego urządzenia, koszty użytkowania samej maszyny i energia potrzebna do oznakowania jednego produktu mogą być nawet 100 razy niższe niż koszty etykietowania.

Jaki laser wybrać
Urządzenia do znakowania laserowego znajdują zastosowanie w przypadku niemal wszystkich materiałów. Problem może jedynie sprawiać część tworzyw sztucznych, które bez specjalnych dodatków mogą zachowywać się jak ciała przezroczyste dla światła laserowego.

Lasery włóknowe typu fiber pozwalają znakować i grawerować w metalach i tlenkach metali, tworzywach i silikonach, ceramice oraz skórze. Podobne zastosowanie mają lasery typu Nd:YAG. Stąd nowa generacja urządzeń do znakowania laserowego wykorzystująca laser włóknowy może być używana w większości przypadków tam, gdzie stosowano do tej pory lasery Nd:YAG. Ich głównymi zaletami w porównaniu z tymi drugimi jest wyższa sprawność, niższe koszty eksploatacji, większa moc, lepsze parametry wiązki oraz możliwość chłodzenia powietrzem. Lasery Nd:YAG sprawdzają się natomiast lepiej w niektórych aplikacjach, np. podczas znakowania tworzyw, gdzie wymagana jest bardzo wysoka jakość.

Znakowanie laserem UV to tzw. zimne znakowanie wykorzystujące efekt fotochemiczny. Stosowane jest np. w procesach znakowania tworzyw żaroodpornych lub szkła. Długość fali w laserach typu fiber i Nd:YAG wynosi 1,064 μm, CO2 – 10,6 μm, natomiast w laserach UV – 0,355 μm. Lasery CO2 przeznaczone są z kolei do znakowania materiałów organicznych, drewna, tworzyw, papieru, szkła, gumy, kompozytów, tkanin i skory.

Znakowarki laserowe – niezależnie od zastosowanego źródła lasera – będą coraz powszechniej wykorzystywane w przemyśle. Rosnący nacisk na jakość produktów wymusza gromadzenie informacji o wszelkich etapach procesu produkcyjnego każdego egzemplarza, aby w razie awarii lub stwierdzenia braku moc szybko wykryć miejsce powstania problemu. Znakowanie produktów to także element walki z ich podrabianiem, z czym w dużej mierze borykają się producenci elektroniki, narzędzi i łożysk. I wreszcie znakowanie towarów jest też konsekwencją wzmożonych inwestycji w automatyzację produkcji, systemów magazynowych i logistycznych.

 

MM KOMENTARZ
Tomasz Olejarz, key account manager w firmie Gravotech
Wybierając typ lasera do znakowania, należy zwrócić uwagę na rodzaj znakowanego materiału. Na tej podstawie określa się, jaki laser będzie gwarantował najlepszą jakość procesu. Drugim czynnikiem decydującym o właściwym doborze lasera znakującego jest analiza specyfikacji procesu produkcyjnego, np. wydajność linii produkcyjnej, umiejscowienie znakowarki w procesie, komunikacja z nadrzędnymi systemami zarządzania produkcją oraz spełnienie wymagań dotyczących BHP.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę