Khắc bằng laser

Khắc được chia thành hai loại chính: "khắc tiếp xúc" và "khắc không tiếp xúc". Khắc bằng laser là loại khắc không tiếp xúc. Phần này giới thiệu nguyên lý và tính năng cơ bản của khắc bằng laser cũng như các ví dụ khắc.

Nguyên lý khắc bằng laser

Khắc bằng laser được sử dụng để khắc logo, tên sản phẩm, số sê-ri, số mẫu và các thông tin khác lên sản phẩm bằng cách chiếu ánh sáng laser lên mục tiêu để làm nóng chảy, khía rãnh, bóc tách, oxy hóa, cắt hoặc biến đổi màu bề mặt. Đại khái có thể chia máy khắc bằng laser thành hai loại: máy khắc bằng laser có màn chắn và máy khắc bằng laser quét.

Màn chắn

Màn chắn

Ánh sáng laser được chiếu vào bề mặt màn chắn và chỉ những phần đi qua màn chắn là được khắc. Màn chắn cho phép khắc tốc độ cao, độ phân giải cao, nhưng phải chuẩn bị màn chắn phù hợp với nội dung đang được khắc. Điều này dẫn đến gia tăng nhân công và chi phí khi khắc các hoa văn khác nhau.

Quét

Quét

Quét sẽ chiếu xạ một ánh sáng duy nhất lên mục tiêu và thực hiện khắc theo chuyển động giống như nét vẽ. Cụ thể hơn, ánh sáng laser phát ra từ bộ dao động sẽ được gương quét chụp (quét) và chiếu lên bề mặt mục tiêu để khắc. Phương pháp quét thông thường chỉ cho phép điều khiển từ trục X và Y, nghĩa là chỉ có thể quét ánh sáng trên bề mặt phẳng. Tuy nhiên, máy khắc bằng laser ngày nay có thể kiểm soát chiều cao trục Z bằng cách sử dụng gương quét, giúp có thể khắc nhiều mục tiêu với các hình dạng khác nhau.

Những gương quét này được gọi là gương galvano, và hệ thống sử dụng một hoặc nhiều gương này được gọi là “máy quét galvano” hoặc “hệ thống quét gương galvano”.

Gần đây, các ứng dụng khắc với nhiều loại khác nhau đã trở nên phổ biến, và khả năng quét laser tốc độ cao giúp bù đắp các khía cạnh yếu kém hơn của sản xuất. Điều này đã dẫn đến sự gia tăng hệ thống quét cho phép mức độ tự do cao hơn.

Ưu điểm khắc bằng laser

Phần này giải thích những ưu điểm của khắc bằng laser so với các phương pháp khắc dập, dán nhãn, chạm khắc và in.

Khắc độ chính xác cao

Máy khắc bằng laser sử dụng ánh sáng laser chiếu vào một điểm cụ thể, giúp cho có thể khắc với độ chính xác cao. Có thể xác định ngay cả các ký tự nhỏ, giúp đảm bảo kiểm soát chất lượng đáng tin cậy.

Khắc không phai

Với phương pháp dán nhãn và in, nhãn hoặc bề mặt in có thể bị bong tróc hoặc phai màu khiến không thể xác định được nội dung đã in. Tuy nhiên, với khắc bằng laser, bạn không cần phải lo lắng về nội dung khắc sẽ biến mất theo thời gian.

Các phương pháp khắc khác nhau

Laser có thể được sử dụng cho nhiều phương pháp khắc khác nhau bao gồm làm nóng chảy và đốt cháy bề mặt, mạ và bóc tách sơn, oxy hóa và biến đổi màu. Lựa chọn phương pháp khắc tốt nhất đảm bảo việc khắc không gây tổn hại bất kể vật liệu mục tiêu là gì.

Khắc tốc độ cao

Sử dụng ánh sáng laser ngõ ra cao, máy khắc bằng laser có khả năng khắc tốc độ cao để sản xuất hiệu quả.

Các hạng mục con của khắc bằng laser

Máy khắc bằng laser có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ khắc khác nhau, bao gồm các công việc sau.

Bóc tách lớp sơn
Phương pháp này tạo độ tương phản so với màu vật liệu nền bằng cách bóc tách lớp sơn, bề mặt in hoặc lớp mạ của mục tiêu để khắc.
Thùng carton
Thùng carton
Bóc tách lớp sơn
Bóc tách lớp sơn
Bóc tách lớp sơn hoặc in trên bề mặt mục tiêu để tạo sự tương phản với màu sắc của vật liệu nền.
Bóc tách bề mặt
Bề mặt của mục tiêu được loại bỏ, khắc hoặc chạm khắc theo phương thức nào đó. Phương pháp này thường được gọi là chạm khắc.
Bộ lọc khí
Bộ lọc khí
Bóc tách bề mặt
Bóc tách bề mặt
Bề mặt của mục tiêu được cắt hoặc chạm khắc.
Hiện màu
Bề mặt của mục tiêu được khía rãnh, oxy hóa hoặc biến đổi màu bằng ánh sáng laser.
Dụng cụ nối dây
Dụng cụ nối dây
Hiện màu
Hiện màu
Chính bề mặt của mục tiêu được nhuộm màu, tạo thành vùng có độ tương phản cao.

Sự nhuộm màu dựa trên laser có thể được chia thành bốn nguyên lý chính.

  1. Tạo bọt
  2. Ngưng tụ
  3. Carbon hóa
  4. Biến đổi hóa học

1. Tạo bọt

Tạo bọt

Khi chiếu xạ vật liệu nền bằng laser, bọt khí sẽ được tạo ra bên trong vật liệu do tác dụng nhiệt của bức xạ. Bọt đã khí hóa, bay hơi sẽ được chứa trong lớp bề mặt của vật liệu nền và tạo ra vết phồng hơi trắng. Những bọt này có thể quan sát rõ ràng với vật liệu nền tối hơn và dẫn đến sự nhuộm màu “nhạt”.

(Ví dụ) Màu vật liệu nền:
  • Đen
  • Chuyển thành Xám
  • Đỏ
  • Chuyển thành Hồng

2. Ngưng tụ

Ngưng tụ

Khi vật liệu nền hấp thụ năng lượng laser, tác dụng nhiệt sẽ làm gia tăng mật độ phân tử. Các phân tử được ngưng tụ và màu sắc thay đổi thành màu tối hơn.

3. Carbon hóa

Carbon hóa

Khi vùng liên tục nhận được năng lượng cao, các đại phân tử của nguyên tố xung quanh vật liệu nền sẽ bị carbon hóa và biến thành màu đen.

4. Biến đổi hóa học

Biến đổi hóa học

Các phần tử “sắc tố” trong vật liệu nền luôn chứa ion kim loại. Bức xạ laser thay đổi cấu trúc tinh thể của các ion và mức độ hydrat hóa trong tinh thể. Do đó, thành phần của nguyên tố tự biến đổi về mặt hóa học, dẫn đến hiện tượng hiện màu do cường độ của sắc tố tăng lên.

Ví dụ xử lý khắc bằng laser

Khắc dựa trên laser được thực hiện như sau. Các loại laser khả dụng – chẳng hạn như laser CO2, laser YVO4 và laser YAG – phụ thuộc vào vật liệu mục tiêu và phương pháp khắc mong muốn.

Nhiệm vụ xử lý Vật liệu mục tiêu chính
Nóng chảy bề mặt Nhựa
Đốt cháy bề mặt Giấy, nhựa
Bóc tách bề mặt Kim loại mạ, giấy in
Oxy hóa bề mặt Kim loại
Bóc tách bề mặt Thủy tinh, kim loại, nhựa
Nhuộm màu bề mặt Nhựa

CHỈ SỐ