MARCATURA LASER: Scegliere il miglior laser per la tua applicazione

Oggi i laser di marcatura sono di moltissimi tipi e possono marcare tutti i materiali. Se fino a qualche anno fa c’erano dei limiti in termini di qualità e range di materiali marcabili, oggi non è più così.
In base al tipo di materiale e di risultato atteso c’è un marcatore laser adatto.

Proprio per la grande abbondanza di possibilità, scegliere un laser adatto non è semplice e rappresenta una sfida per molti operatori del settore. Cerchiamo di fare chiarezza in questo articolo sulle cose da prendere in considerazione per scegliere il marcatore laser adatto alle nostre esigenze.

Innanzitutto dobbiamo comprendere le caratteristiche del laser e le proprietà del materiale dei nostri componenti.

I parametri principali da considerare nella scelta sono: il tipo di materiale, la qualità della marcatura e l’effetto estetico che vogliamo ottenere e la velocità. La velocità, nel caso dei marcatori laser stand alone, si identifica con il tempo ciclo. Il tempo ciclo consiste nel tempo necessario affinché un componente compia tutto il suo percorso di marcatura, dall’introduzione nel sistema alla lettura (eventuale) del codice 2D.

Tra i laser che avete sentito nominare più spesso ci sono i laser a Fibra, quelli Onda, quelli UV e sicuramente CO2. Ognuno di essi si adatta a un materiale più che a un altro. In linea generale conosciamo il Fibra per la sua efficacia totale sui metalli. Il laser Onda verde è invece più idoneo alle plastiche, come il più famoso Laser UV. Il laser CO2 è quello più utilizzato per la marcatura di materiali organici. All’interno della categoria Fibra esistono inoltre delle varianti tecnologiche adatte ad applicazioni particolari. Le approfondiremo alla fine di questo articolo, stiamo parlando del laser MOPA e del laser Picosecondo.

È importante capire come il materiale da marcare assorbe la luce laser alla lunghezza d’onda del laser stesso. I materiali ferrosi e non ferrosi hanno un assorbimento ottimale a 1064 nm, mentre i metalli preziosi lo fanno a 355 e 532 nm. Le materie plastiche assorbono anche l’uscita laser a lunghezza d’onda maggiore.

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Tecnologie laser

Il laser Nd: YAG è stato introdotto sul mercato quasi 30 anni fa ed è forse quello più famoso e conosciuto del settore. Questo a causa della grande quantità di applicazioni che copre. Originariamente questi laser erano pompati da lampade. Successivamente si sono evoluti, sostituendo le lampade con i diodi. I sistemi basati su diodi sono robusti con un eccellente vita attesa. Un vantaggio dei laser Nd: YAG è la qualità del raggio laser. Ciò è dovuto alla ridotta dimensione dello spot. Questo, associato agli impulsi brevi, produce un’elevata potenza di picco che può essere utile nell’incisione profonda con segni nitidi e chiari e caratteri piccoli.

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Il laser vanadato può emettere a tre diverse lunghezze d’onda: 1064, 532 (verde) e 355 nm (blu). I laser Vanadati sono anche pompati a diodi e sono particolarmente adatti per il processo di ablazione e per le applicazioni di zone interessate dal calore. Uno dei maggiori campi di applicazione del laser vanadato sono le Marcature Day&Night. In questo caso il laser rimuove il rivestimento superficiale del componente (solitamente sono pulsanti interni delle automobili) esponendo la superficie sottostante con l’indicatore funzionale.

Essendo questi pulsanti retro-illuminati, il loro effetto è quello che conosciamo tutti sulla pulsantiera dello stereo, dei finestrini, dell’aria condizionata.

Con l’avvento del laser a Fibra, c’è stata una vera rivoluzione nel mondo del laser e della marcatura. Il laser a fibra è diventato il centro di ogni applicazione ed è stato testato e perfezionato per adattarsi a quasi tutte le richieste del mercato. La sua efficacia è notevole soprattutto nella marcatura laser dei metalli.

Una cosa da tenere a mente è che la potenza di uscita di tutti i laser a stato solido si degrada nel tempo, ma è possibile calibrare il sistema per mantenere la stessa potenza nel laser del giorno in cui ha lasciato la fabbrica. Ciò consentirà al laser di mantenere la stessa qualità e velocità del segno del giorno in cui è arrivato ed è stato messo in produzione.

La lunghezza d’onda del laser a Fibra è di 1064 µm, con un diametro focale estremamente piccolo. Questo porta a un aumento dell’intensità, che è 100 volte maggiore rispetto a quella dei laser a CO2, a parità di potenza media d’uscita.

Proprietà del raggio

Un raggio gaussiano ha un M² di 1 e consente di avere uno spot più piccolo in relazione alla lunghezza d’onda e all’ottica utilizzata. La migliore qualità del raggio possibile nei sistemi di marcatura laser Nd: YAG e vanadato ha un M² di 1.2. I sistemi basati su fibra hanno in genere un M² valore di 1,7. Questo significa una dimensione dello spot maggiore e una minore densità di potenza. Una migliore qualità del raggio è sinonimo di linee più sottili, contorni più nitidi, maggiore velocità di marcatura (per la maggiore densità di potenza) e incisione più profonda.

Frequenza di ripetizione dell'impulso

I laser YAG e vanadato sono molto diversi dal laser a fibra per quanto riguarda la potenza di picco e la gamma di frequenza di ripetizione dell’impulso. La durata dell’impulso può essere regolata nel caso sistemi in Fibra particolari quali il laser MOPA.

Valori tipici di riferimento di un sistema di marcatura
Valori Tipici YAG VANADATO FIBRA
Durata Impulso (ns)
10-150
5-30
10-200
Qualità del raggio (M² )
<1.2
<1.2
<2
Potenza di Picco (kW)
Alto, Gamma 100 kW
Medio, Gamma 80 kW
Basso, Gamma 10 kW
Potenza Media (W)
5-30
5-40
10-50
Gamma di frequenza di ripetizione dell'impulso
5-80 kHz
20-120 kHz
20 kHz - 1 MHz
Applicazioni

I termini più comuni utilizzati nella marcatura laser includono: incisione, annealing, ablazione selettiva e rimozione superficiale. In base all’applicazione e al materiale un laser è più adatto rispetto all’altro. Se prendiamo in esame i componenti Day&Night, il laser vanadato può funzionare bene. Il processo di rimozione superficiale si adatta alle caratteristiche di questo laser, che sono impulso breve e velocità di ripetizione. La velocità è fondamentale per evitare la bruciatura del componente plastico.

L’ablazione è anche un processo comunemente applicato nella marcatura laser dell’alluminio anodizzato.

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Un’altra applicazione molto comune per il quale un laser a Fibra particolare è efficace è l’annealing sui componenti medicali. Essi sono solitamente di acciaio inossidabile e titanio. Parliamo naturalmente di tutti i componenti quali protesi, strumenti chirurgici, componenti odontoiatrici. L’alta potenza di picco del Laser Picosecondo qui è ideale per ottenere marcature nere e impalabili.

La resistenza di questa marcatura laser ai cicli di passivazione e alla corrosione dovuta ad agenti aggressivi è più importante che in altri casi. Questo perché la marcatura laser può essere funzionale ad indicare al chirurgo alcune informazioni dimensionali importanti sul componente in oggetto. La scarsità dell’effetto riflettente del laser Picosecondo è un altro elemento che favorisce questo prodotto rispetto ad altri in campo medico.

Scegliere un marcatore laser
Il mondo del laser e della marcatura è destinato a crescere e ad evolversi anno dopo anno. La tecnologia dovrà soddisfare le mutevoli esigenze dell’ambiente di produzione e le richieste di un mercato esigente. La scelta del fornitore di marcatura laser è importante in quanto l’offerta è vasta e sbagliare è facile. Affidarsi a chi conosce il proprio lavoro significa beneficiare anche del consiglio di un esperto che sa personalizzare la sua offerta sulle nostre esigenze e non il contrario.

LASIT è esperta nella personalizzazione dei propri sistemi laser da ormai 30 anni. Dalla meccanica al software non ci fermiamo davanti a nessuna richiesta e tuteliamo gli interessi dei nostri clienti a 360 gradi. Qui puoi trovare un articolo su 10 Linee guida che abbiamo individuato per la giusta scelta del proprio marcatore laser.

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Data di Pubblicazione: 05/05/2020

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