Tehnologii de codare cu laser

www.sapiensman.com/tecnoficio

Informații pentru student și lucrător tehnic.

sapiensman.com/ESDictionary

Tehnologii de codare cu laser

Laserele sunt o modalitate foarte rapidă de a imprima coduri permanente de înaltă calitate. Fără a utiliza consumabile, costul de proprietate este extrem de redus. De exemplu, în liniile de producție cu volum mediu, rambursarea poate fi mai mică de trei ani.

Mărci permanente de înaltă calitate

Laserii funcționează prin "ablare" și apoi gravarea substratului. Ablația elimină materialul din zona de marcat, cum ar fi un strat de metal sau cerneală pe un pachet de forme. Apoi gravează o canelură fină pe acest nou cap. Deoarece marca este de neșters, acestea sunt perfecte pentru protecția mărcii sau în cazul în care codul trebuie să supraviețuiască pentru viața produsului.

Aplicațiile tipice pentru codificarea cu laser sunt tipărirea textului lizibil atât pe ambalajul primar, cât și pe cel secundar și codurile de bare pe cutii. Acestea sunt utilizate într-o gamă largă de industrii, de la băuturi, gustări farmaceutice și alimentare, până la producția de metale industriale. Laserele pot codifica pe sticlă, materiale plastice (cum ar fi PET, polistiren și polipropilenă), metal și carton.

Laserele sunt adesea considerate ca o nouă tehnologie, dar de fapt au existat mai mult decât cred mulți oameni. Teoria laserelor a fost sugerată în 1957 și primul laser a fost construit în 1960. Cu mult înainte de aceasta, la începutul secolului, Einstein a produs ecuații care descriu principalul mecanism fizic prin care are loc acțiunea laser, deși acest lucru nu i-a fost cunoscut la acel timp.

Multe companii și instituții guvernamentale au devenit interesate de lasere și au început să le dezvolte pe cont propriu, fără să aibă în vedere nicio aplicație specifică. Drept urmare, laserele au devenit cunoscute ca „o soluție în căutarea unei probleme”. Astăzi, laserele sunt dezvoltate pentru sarcini specifice și caracteristicile lor au fost dezvoltate pentru a îndeplini cerințele aplicației.

Laserele au probabil una dintre cele mai largi game de aplicații ale oricărui alt tip de dispozitiv, incluzând tăierea și sudarea metalelor, chirurgia, citirea și transmiterea datelor, holografia, măsurarea exactă a parametrilor fizici, non-testarea. produse pe linia de producție.

Sistemele de marcare cu laser au ajuns pe piață acum aproximativ 30 de ani. Aceste sisteme timpurii foloseau lasere științifice și nu au fost concepute pentru a face față mediului prăfuit, umed și dur găsit în multe fabrici. De asemenea, nu au fost proiectate pentru funcționare continuă 24/7, lucru pe care îl considerăm astăzi de la sine înțeles.

Figura: Exemple de dispozitive de codificare

Figura: Codificator laser

Figura: Exemple de gravare laser pe diferite materiale

Prin urmare, obiectivul inițial a fost „întărirea” acestor sisteme în loc de a dezvolta noi formate tehnologice pentru a face față cerințelor pieței în schimbare.

Toate laserele împărtășesc aceleași principii de bază, dar diferă în modul în care sunt proiectate produsele, materialele utilizate și caracteristicile fasciculului de ieșire laser.

Componente laser

Există trei componente principale pentru orice laser:

Mediul laser: Acesta poate fi un gaz cum ar fi dioxidul de carbon (C02), un solid precum neodimul: granatul de aluminiu cu itriu (Nd: YAG) sau un lichid precum un colorant. Una dintre proprietățile unui mediu laser este că poate stoca energia într-un mod specific cunoscut sub numele de inversare a populației. Mediul laser va emite lumină (fotoni) ca o modalitate de a elimina excesul de energie stocată.

Figura: Diagrama laser cu gaz

Mecanismul de excitație: Acesta este mecanismul prin care energia este aplicată pentru a excita particulele (atomi sau molecule) ale mediului laser activ. Energia poate fi aplicată sub formă de curent electric, descărcare electrică, sursă de lumină etc. Rezonatorul optic: Acesta este sistemul care extrage energia stocată din mediul de acțiune laser sub forma unui fascicul laser. În forma sa cea mai simplă, rezonatorul optic constă dintr-o oglindă la fiecare capăt al mediului de lasare. Aceste oglinzi sunt paralele unele cu altele, astfel încât fotonii care călătoresc de-a lungul axei celor două oglinzi sunt reflectate continuu înainte și înapoi (rezonează) între oglinzi. O oglindă reflectă 1000/0; cealaltă este parțial reflexivă, deci transmite o parte din fotonii care l-au lovit.

Procesul de generare a fasciculului laser

Pe măsură ce fotonii trec prin mediul laser, acestea determină particulele excitate din mediul laser să elibereze excesul de energie sub forma altor fotoni printr-un proces numit emisie stimulată.

Acești fotoni noi sunt identici cu fotonii originali care au provocat emisia stimulată. Au aceeași culoare (lungime de undă), călătoresc în aceeași direcție și sunt în fază. Fotonii transmiși de oglinda parțial reflectorizantă formează fasciculul laser. Fotonii rămași sunt reflectați înapoi prin mediul laser pentru a continua procesul de emisie stimulat.

Procesul de marcare

Marcarea cu laser se realizează prin îndepărtarea materialului de pe suport sau prin schimbarea suprafeței suportului. Cel mai important aspect este modul în care materialul codificat absoarbe fasciculul laser. Acest lucru poate determina tipul de laser utilizat, deoarece lungimi de undă diferite pot avea caracteristici de absorbție diferite. Dacă fasciculul laser este transmis sau reflectat, codificarea devine mai dificilă sau chiar imposibilă.

Pentru rezultate optime, fasciculul laser trebuie absorbit în câțiva microni din suprafața materialului, astfel încât să se producă o densitate de energie suficientă pentru a modifica suprafața prin unul dintre următoarele trei procese:

Îndepărtarea stratului de acoperire: Laserul este absorbit de stratul de suprafață și îl vaporizează pentru a dezvălui un substrat contrastant. Un exemplu al acestui proces este îndepărtarea cernelii colorate tipărite pe hârtie albă sau card.
Gravare: Laserul vaporizează materialul de pe suprafața substratului fără a produce modificări de culoare. (Acesta este procesul care are loc în marcarea cu laser PET.) Marca rezultată este similară cu o imprimare în relief.
Termochimie: Laserul schimbă materialul încălzindu-l la o temperatură suficient de ridicată pentru a rupe legăturile moleculare. Noul material format prin acest proces poate avea o culoare diferită, producând astfel o marcă vizibilă.