Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Procesy laserového značení

Laserové značení je vizuální změna povrchu označovaného materiálu. Tento článek shrnuje metody laserového značení různých nejčastěji používaných materiálů v praxi.

 

Odstranění povrchové vrstvy odpařením

Povrch značeného materiálu je nalakován neprůhlednou barvou, která dobře absorbuje laserové záření. Po dopadu laserového paprsku se vrstva odpaří (obr. 1). Příkladem tohoto procesu je odstranění barvy nanesené na bílém papíře, kdy vznikne bílé písmo. Tento princip se často využívá ke značení etiket v pivovarnictví. Nejčastěji se používá CO2 laser. Podobně lze značit hliníkové štítky odpařením barevné eloxované vrstvy, takže vynikne stříbřitý povrch čistého hliníku.

 

Gravírování

Při gravírování laser odstraní povrch materiálu tím, že jej odpaří, ale materiál nezmění barvu (obr. 2). Často je tento způsob vidět na PET nebo na kovových materiálech. Pro plasty se používají CO2 lasery, u kovů jsou to lasery YAG (Nd:YAG, Nd:YVO4) nebo vláknové lasery.

 

Termochemické procesy

Teplo vyvolané absorpcí laserového záření způsobí u termochemických procesů chemickou změnu materiálu bez jeho odpaření (obr. 3). Nejčastější tepelně iniciovanou reakcí je oxidace.

 

Nejjednodušší je toto značení na PVC. U plastů, které samy barvu nemění, lze použít speciální pigmenty. Příkladem je kombinace sazí a stabilizovaného anorganického barviva. Po zahřátí jsou saze vypáleny a v plastu zůstane jen anorganické barvivo, čímž původně černý plast získá barvu. Stabilizovaných anorganických barviv je však k dispozici jen omezená paleta a tímto postupem nelze vytvořit libovolné barvy a odstíny.

 

Termochemické označování kovových materiálů se označuje také jako žíhání. Při něm dochází k lokální oxidaci kovu. Precizní stabilitou laserového paprsku lze dosáhnout velmi přesné teploty povrchu. Tenká vrstva oxidů změní barvy kovu na černou a v daném místě povrch pasivuje (kov dále nekoroduje, a to ani v solné lázni).

 

Korozivzdornou ocel je možné takto značit i barevně: žlutě, modře, fialově, zeleně. Toho se dosahuje vláknovým laserem s velmi vysokou frekvencí opakování pulzů (nad 120 kHz) a nastavením laseru s velmi stabilním výstupním výkonem.

 

Napěnění materiálu

Napěnění se používá u plastů. Při lokálním zahřátí materiálu se z něj začne uvolňovat plyn, jehož bublinky jsou rozptýleny v roztaveném plastu. Při tuhnutí jsou v něm bublinky zachyceny (obr. 4). Plyn, který je v nich uzavřený, rozptyluje dopadající světlo, a povrch má proto bílou barvu. Materiál přitom také vypění nad povrch plastu. Nevýhodou je, že plyny, které se takto uvolňují, mohou být agresivní, škodlivé nebo hořlavé. Používají se CO2 lasery, lasery Nd:YAG a Nd:YVO4 nebo i vláknové lasery.

 

Fotochemický proces

Ke změně barvy materiálu může dojít také při fotochemické reakci vyvolané laserovým zářením. Barvu může měnit samotný plast nebo pigment, který je do něj při výrobě přimíchán. Vyrábějí se pigmenty např. pro bílou, červenou, modrou a zelenou barvu. Výrobci nabízejí poměrně širokou paletu odstínů. Velkou výhodou zmíněného značení je to, že materiál není tepelně ovlivněn (obr. 5). Pro tento typ značení se nejčastěji používají UV lasery.

 

Značení vícevrstvých materiálů do mezivrstvy

Specialitou je značení do různých vrstev vícevrstvých materiálů nebo značení uvnitř dílů a součástek. Využívá se schopnost laseru proniknout transparentní vrstvou plastového materiálu, přičemž značena je až druhá vrstva materiálu. Příkladem může být značení světlometů automobilů. Paprsek zeleného laseru pronikne transparentní vrstvou na druhý, např. černý plast, v němž vytvoří bílý nápis. Takto je možné značit také tabletky v blistru, kdy paprsek laseru projde přes průhledný blistr a zastaví se na pilulce. Laserové značení je proto nápadité a často překvapí svými možnostmi.

 

Lasery Solaris

Lasery Solaris s úspěchem zvládají všechny uvedené procesy značení napříč všemi průmyslovými odvětvími. Vláknové lasery s paprskem v infračerveném spektru dokážou kontrastně označit jak plasty, tak i kovy (obr. 6). CO2 lasery jsou vhodné na organické materiály, jako jsou plasty nebo dřevo. Dokážou značit také sklo nebo lakované povrchy. Zelený laser je novinka, která našla uplatnění ve značení těžko označitelných plastů, kde jiné lasery nedosahují požadovaného kontrastu. Firma Leonardo Technology nabízí lasery s vektorově vychylovaným paprskem s možností značení znaky velikosti od 0,7 do 400 mm, grafického značení a značení čárovými kódy a kódy 2D (Datamatrix).

 

Ceny CO2 laserů konkurují cenám inkoustových značicích zařízení CIJ, ale jejich provoz je mnohem levnější, proto jsou častou náhradou starších inkoustových zařízení ve výrobních provozech. Výhodou laserových značicích zařízení je také to, že ke své práci nepotřebují žádný inkoust ani ředidla. Plasty navíc bývají pro inkoustové barvy nesmáčivé a označení lze z povrchu setřít. Aby k tomu nedocházelo, musí se povrch ošetřit plazmatem. To u laserového značení není třeba.

 

Standardem laserů Solaris je ovládání prostřednictvím dotykové obrazovky stejně jako ethernetové připojení. Kontakt na dodavatele, firmu Leonardo Technology, je uveden v inzerátu na str. 1. Firma nabízí možnost bezplatně vyzkoušet označení dodaného vzorku výrobku.

(Leonardo Technology)

 

Obr. 1. Odstranění povrchové vrstvy odpařením

Obr. 2. Gravírování materiálu laserem

Obr. 3. Termochemický proces značení

Obr. 4. Značení napěněním materiálu

Obr. 5. Značení fotochemickým procesem

Obr. 6. Vláknové laserové značicí zařízení SOLARIS e-SolarMark FLS