Przemysłowy grawer laserowy: 7 czynników, które należy wziąć pod uwagę przed wyborem własnego urządzenia

Grawerowanie laserowe odnosi się do procesu produkcji subtraktywnej, w którym wiązka lasera jest wykorzystywana do grawerowania powierzchni materiałów. Zakup maszyny do grawerowania laserowego jest często krytyczną decyzją dla większości firm, ponieważ jest przydatny do grawerowania ich insygniów na produktach. Jest to najnowocześniejsza technologia wykorzystująca lasery o dużej mocy do grawerowania wzorów na różnych powierzchniach.

Maszyna do grawerowania laserowego jest sterowana komputerowo i sprawnie wykonuje przydzielone zadanie po dostarczeniu projektu CAD, postprocesora i odpowiedniego oprogramowania. Zaleca się jednak rozważenie kilku czynników przed sfinalizowaniem wyboru konkretnej maszyny do grawerowania laserowego.

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przed zakupem przemysłowej grawerki laserowej

Podczas gdy kilka opcji na rynku oferuje unikalne cechy, należy wybrać przemysłową grawerkę laserową, która wykonuje swoją pracę, zapewnia pożądane wyniki, mieści się w budżecie i nie wymaga stałej konserwacji, aby uniknąć przestojów.

Sprawdź te siedem czynników, które musisz wziąć pod uwagę przed sfinalizowaniem zakupu maszyny do grawerowania laserowego:

1. Materiały używane do przemysłowego grawerowania laserowego

Materiały używane do grawerowania określają rodzaj przemysłowej grawerki laserowej, którą należy zakupić. Aby osiągnąć określony efekt grawerowania za pomocą przemysłowej grawerki laserowej, wymagana jest określona gęstość pochłanianej mocy optycznej dla danego materiału. Różne materiały można podzielić na kilka klas, takich jak na przykład metale, materiały drewnopochodne, skóra, tkaniny i tworzywa sztuczne, przy czym każda klasa ma pewne podobieństwa w zakresie wydajności grawerowania laserowego danego materiału.

Poniższy wykres przedstawia współczynnik odbicia dla różnych klas tkanin z włókien zwierzęcych i syntetycznych oraz pokazuje wartości współczynnika odbicia dla materiałów takich jak bawełna, skóra, poliester, włókna akrylowe (poliakrylonitryl), sztuczny jedwab i nylon. Niższe wartości współczynnika odbicia dla określonych długości fal lasera przemysłowego odpowiadają wyższej absorpcji lasera. Oznacza to, że dany rodzaj materiału może być grawerowany najskuteczniej przy użyciu długości fali lasera przemysłowego o najniższym współczynniku odbicia.

Niebieski laser przemysłowy 450 nm (0,45 µm) jest doskonałym rozwiązaniem do grawerowania laserowego skóry, ponieważ skóra wykazuje szczytową absorpcję długości fali (najniższy współczynnik odbicia) między 425 nm a 455 nm. Niebieskie lasery przemysłowe są również doskonałym wyborem do przemysłowego grawerowania laserowego różnych tkanin z włókien zwierzęcych, takich jak bawełna i wełna / kaszmir lub tkanin z włókien syntetycznych, takich jak poliester i nylon. Poniższy wykres przedstawia wartości współczynnika odbicia dla różnych próbek wełny/kaszmiru.

W przypadku metali przewodność cieplna odgrywa główną rolę. Grawerowanie laserowe metali daje różne wyniki w zależności od przewodności cieplnej, współczynnika odbicia materiału i gatunku danego stopu metalu (jeśli jest to stop metalu). Poniższy wykres przedstawia charakterystykę absorpcji różnych rodzajów metali. Im wyższa wartość absorpcji dla danego metalu przy określonej długości fali lasera przemysłowego, tym skuteczniej można grawerować ten metal za pomocą grawerki laserowej wysyłającej wiązkę laserową o tej długości fali. Ogólnie rzecz biorąc, jak pokazano na poniższym wykresie, niebieskie lasery 0,45 µm działają lepiej niż inne typy laserów dla wielu rodzajów metali. Należy jednak pamiętać, że do przemysłowego grawerowania laserowego niektórych metali potrzebna jest przemysłowa grawerka laserowa o określonej gęstości mocy optycznej i/lub mocy optycznej.

W przypadku materiałów drewnopochodnych zalecana jest niższa długość fali lasera przemysłowego (około 450 nm). Wynika to z faktu, że na przykład użycie lasera o długości fali IR do grawerowania laserowego drewna jest podobne do wzniecania ognia.

Oprócz tego należy wziąć pod uwagę obszar, który wymaga grawerowania. Niektóre maszyny CNC są zbudowane do pracy na rozległych obszarach, podczas gdy inne pracują na mniejszych. Wskazane jest również, aby zdecydować, czy potrzebujesz przemysłowej grawerki laserowej do zastosowań niskonakładowych czy wysokonakładowych. Głowice do grawerowania laserowego z serii PLH3D można zintegrować z praktycznie każdą przemysłową maszyną CNC, ponieważ głowica laserowa wymaga jedynie cyfrowego sygnału napięcia włączania/wyłączania. Może to być na przykład sygnał analogowy (0-5 V lub 0-10 V z adapterem, co odpowiada odpowiednio poziomowi mocy lasera 0-100%). Można również sterować głowicą lasera za pomocą sygnału PWM (sygnał napięcia od 2,5 V do 24 V odpowiada włączeniu przemysłowej grawerki laserowej, a 0 V odpowiada wyłączeniu lasera).

Ogólnie rzecz biorąc, metal, skóra, bawełna, akryl (zwłaszcza pleksi), plastik, papier i drewno to niektóre z najczęściej używanych materiałów, a różne materiały mogą czasami wymagać różnych długości fal, mocy optycznych lub gęstości mocy optycznych. Niebieskie lasery 450 nm są najbardziej uniwersalnym typem laserów, ponieważ wiele materiałów absorbuje niebieskie wiązki laserowe bardziej efektywnie niż inne długości fal. Niemniej jednak, jeśli niektóre z materiałów, które chcesz grawerować za pomocą przemysłowej grawerki laserowej, skorzystałyby na innej długości fali lub mocy lasera, Opt Lasers Grav może zaprojektować niestandardową głowicę laserową do konkretnego zastosowania przemysłowego. W tym celu prosimy o kontakt za pośrednictwem naszego formularza kontaktowego. Możesz również skorzystać z naszych bezpłatnych usług testowania materiałów, aby dowiedzieć się, jak nasze przemysłowe grawerki laserowe sprawdzą się w Twoim zastosowaniu.

Należy również wziąć pod uwagę kolor, zdolność absorpcji długości fali, odcień i odcień konkretnego materiału. Ważne jest również, czy dany materiał można sklasyfikować jako przezroczysty lub półprzezroczysty.

2. Właściwości optyczne materiału

Gdy światło lasera dociera do obiektu, oddziałuje z nim na kilka sposobów, które zależą od wewnętrznych właściwości materiału i długości fali lasera. W przypadku przemysłowego grawerowania laserowego materiałów nieprzezroczystych lub nieprzezroczystych, jedynymi czynnikami dla danego typu materiału, które należy wziąć pod uwagę, są kolor, odcień i odcień danego materiału. Oznacza to, że na przykład, Czarny akryl może być grawerowany laserowo szybciej niż zielony akryl.

Poniżej omówimy przemysłowe grawerowanie laserowe materiałów przezroczystych i półprzezroczystych.

• Przezroczystość to fizyczna właściwość materiałów, która umożliwia przechodzenie przez nie światła bez rozpraszania (w skali makroskopowej).
• Materiałypółprzezroczyste przepuszczają tylko fragment światła, które ulega rozproszeniu i wielokrotnie zmienia kierunek.

Można grawerować laserowo materiały półprzezroczyste i przezroczyste, ale wydajność przemysłowej grawerki laserowej zależy od koloru, odcienia, połysku, przepuszczalności światła i zamglenia danego materiału. W celu grawerowania laserowego szkła (lub innego przezroczystego lub półprzezroczystego materiału) można dodać ciemną warstwę bezpośrednio pod obiektem, a następnie skalibrować odległość roboczą tak, aby wiązka lasera skupiała się na interfejsie, gdzie wykonywane jest grawerowanie laserowe.

Wydajność przemysłowej grawerki laserowej zależy od następujących parametrów:

• Materiał, na którym wykonywane jest grawerowanie. Różne przezroczyste i półprzezroczyste materiały wymagają różnych ustawień.
• Preferencje dotyczące warstwy powierzchniowej zatrzymującej światło, którą może być marker permanentny, farba lub taśma.
• Ustawienie ostrości lasera i odległości roboczej, a także soczewki lasera.
• Prędkość grawerowania i moc lasera.

3. Ochrona przemysłowej grawerki laserowej

Należy również zapewnić bezpieczeństwo przemysłowych maszyn do grawerowania laserowego podczas pracy frezarki CNC. W tym miejscu wkracza LaserDock i sprawia, że praca staje się bezproblemowa.

LaserDock to magnetyczna stacja dokująca, której powierzchnie podelementów, które określają położenie laserowej stacji dokującej, stykają się ze sobą na ograniczonym obszarze. Aby osiągnąć doskonałą wydajność, te subelementy są zbudowane z hartowanej stali, co zapewnia większą wytrzymałość, odporność na zużycie i twardość powyżej 50 HRC. Wystarczy odłączyć głowicę lasera od stacji dokującej i przechowywać ją w bezpiecznym miejscu. Nie ma potrzeby odkręcania żadnych śrub, które trzeba by później umieścić z powrotem.

Można również użyć wysokociśnieniowej dyszy powietrznej, która przyspiesza cięcie laserem nawet 6,5-krotnie i znacznie poprawia końcową jakość obrabianego materiału zarówno w przypadku przemysłowego grawerowania laserowego, jak i cięcia.

Co więcej, wysokociśnieniowa dysza powietrzna Opt Laser Grav chroni optykę przed dymem i cząsteczkami kurzu, co pomaga 10-krotnie wydłużyć przerwy między kolejnymi procedurami czyszczenia soczewek i zwiększa bezpieczeństwo użytkownika. Można również dostosować długość wysokociśnieniowej dyszy powietrznej do różnych grubości materiału o +8/-4 mm dla głowicy laserowej XF+ lub +5/-4 mm dla głowicy laserowej XF+ z rozszerzeniem µSpot Lens Upgrade. Wysokociśnieniowa dysza powietrzna może być również instalowana na głowicach laserowych serii XT.

4. Części zamienne do celów wymiany

Kolejnym kluczowym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest to, czy wybrana maszyna będzie dostarczana z łatwo dostępnymi częściami zamiennymi na wypadek awarii. Ponieważ każda maszyna prędzej czy później będzie wymagać konserwacji, części zamienne muszą być łatwo dostępne.

Niektóre przemysłowe maszyny laserowe mogą kusić wszystkimi swoimi funkcjami i zaletami, jednak ich części zamienne mogą być rzadko dostępne na rynku lub zbyt drogie. Dlatego też, aby dokonać właściwego wyboru, konieczne jest wyważenie cech maszyny i jej kosztów operacyjnych.

5. Budżet i łatwość konserwacji

Budżet jest jednym z najważniejszych czynników decydujących o wyborze przemysłowej maszyny do grawerowania laserowego. Na rynku dostępne są różne grawerki laserowe, idealne do różnych zastosowań.

Jeśli potrzebujesz maszyny do cięcia różnych materiałów, z pewnością będzie ona miała stosunkowo wyższą cenę. Chociaż można znaleźć tańsze opcje, mogą one być zbyt energochłonne, co prowadzi do wysokich rachunków za energię elektryczną.

Na przykład, mimo że lasery CO2 mają niski stosunek ceny do mocy optycznej, cierpią z powodu słabej konwersji mocy elektrycznej na optyczną wynoszącej około 7,5%, co na przykład prowadzi do absorpcji tylko <0,3 W mocy optycznej na miedzi dla lasera CO2 o mocy optycznej 30 W. Poza tym, laser CO2 o mocy optycznej 30 W zużywa 400 W energii elektrycznej, co prowadzi do wysokich rachunków za prąd.

Czynniki wpływające na ceny różnych przemysłowych grawerek laserowych obejmują obszar grawerowania, jakość i trwałość komponentów, moc lasera, trwałość, gęstość mocy optycznej lasera i rodzaj lasera.

Najmocniejsze diody laserowe to niebieskie diody laserowe o mocy 5+ W, które technicznie mogą pracować z mocą 6 W, ale przesterowanie ich do 7 W skraca ich żywotność o około 30%. Przekroczenie mocy tych laserów do 8 W lub więcej spowoduje ich śmierć w ciągu 100 godzin lub mniej.

Konserwacja jest kolejnym kluczowym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze przemysłowej maszyny do grawerowania laserowego. Sprawdź, jak często dana maszyna wymaga konserwacji i czy możesz to zrobić samodzielnie, czy też wymagany jest profesjonalista.

Dowiedz się, czy maszyna jest łatwa w utrzymaniu, czy też naprawy są skomplikowane, co prowadzi do dłuższych przestojów. Jeśli maszyna wymaga skomplikowanej i powtarzającej się konserwacji, firma może być zmuszona do zatrudnienia technika, co prowadzi do dodatkowych kosztów.

6. Dokładność grawerowania

Różne firmy mają różne wymagania dotyczące dokładności. Na dokładność grawerowania przemysłowej grawerki laserowej wpływa kilka czynników, z których niektóre obejmują:

1. Rozmiar plamki skupionej wiązki lasera grawerującego jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na dokładność grawerowania przemysłowej maszyny laserowej.
2. Technologia i jakość układu optycznego oraz kontrola termiczna zastosowana w laserze przemysłowym. Słaba technologia i/lub jakość komponentów wprowadziłaby znaczne niekorzystne zmiany w dokładności grawerowania laserowego i utrudniłaby ogólną wydajność.
3. Rodzaj metod transmisji stosowanych w maszynie grawerującej: napęd śrubowy i przekładnia zębata. Napęd śrubowy zapewnia większą dokładność i precyzję niż przekładnia zębatkowa.
4. Maksymalne przyspieszenie plotera CNC. Wyższe przyspieszenie daje lepsze wyniki, jeśli zdecydujesz się użyć techniki wektorowego grawerowania laserowego zamiast techniki rastrowego grawerowania laserowego.
5. Biegłość i technika stosowana przez techników podczas montażu również wpływa na dokładność przemysłowej grawerki laserowej.
6. Maszyny do grawerowaniakwadratowego oferują wyższą dokładność niż maszyny do grawerowania kompasowego.

Opt Lasers oferuje szereg niebieskich głowic laserowych, które mogą służyć do różnych celów:

PLH3D-6W-XF+:

Wszechstronna głowica laserowa do grawerowania i cięcia cienkich i grubych materiałów. µSpot Upgrade dla głowicy laserowej XF+ jest przeznaczony do wysokiej jakości grawerowania laserowego, ponieważ zwiększa rozdzielczość poprzez skupienie wiązki laserowej w ciaśniejszym punkcie wiązki. W przypadku przemysłowych zastosowań grawerowania laserowego, XF+ z µSpot Lens Upgrade zapewnia rozdzielczość ponad 150 DPI (punktów na cal) rzeczywistego grawerowania laserowego. Jednocześnie cyfrowy obraz HD to zazwyczaj obraz o rozdzielczości 200-300 DPI, chociaż wartość cyfrowa sama w sobie nie ma znaczenia, ponieważ jakość wydruku zależy od zamierzonego rozmiaru wydruku. Tymczasem, dla bardziej praktycznego porównania, obraz Full HD wyświetlany na 24-calowym ekranie ma PPI (piksele na cal) 91,71, podczas gdy 24-calowy ekran 4k Ultra HD ma PPI 183,58. Poniższe zdjęcie przedstawia grawerowanie laserowe wykonane za pomocą PLH3D-XF+ z µSpot Lens Upgrade na ciemnym anodyzowanym aluminium.

PLH3D-15W:

Zaprojektowany, aby zapewnić większą prędkość przemysłowego grawerowania laserowego, a także zwiększyć zakres materiałów, które klient przemysłowy może grawerować. Oprócz zwykłego zakresu materiałów, które można grawerować laserowo za pomocą głowicy laserowej XF+, PLH3D-15W może również grawerować przemysłowo stal nierdzewną, węglową oraz szybkie odmiany stali i tytanu. Niemniej jednak wiele maszyn CNC po prostu nie jest wystarczająco szybkich, aby w pełni wykorzystać możliwości PLH3D-15W, szczególnie w przypadku przemysłowego grawerowania laserowego materiałów drewnopochodnych. Na poniższym zdjęciu widać kod QR i nazwę firmy wygrawerowane laserowo na stali nierdzewnej.

Specjalistyczne głowice laserowe serii XT:

Te głowice laserowe zostały zaprojektowane, aby przesunąć granice w zakresie rozdzielczości, jaką można osiągnąć w przemysłowym grawerowaniu laserowym. Głowica laserowa XT-50 (6 W mocy optycznej) skupia wiązkę niebieskiego lasera w plamce o wielkości 50 µm na 4 µm (co odpowiada DPI graw erowania laserem przemysłowym wynoszącym ponad 500), natomiast głowica laserowa XT-10 (0,5 W mocy optycznej) skupia wiązkę lasera w plamce o wielkości 10 µm na 4 µm (co odpowiada DPI grawerowania laserem przemysłowym wynoszącym około 3100). Co więcej, głowica laserowa XT-50 może być również używana do grawerowania metali, w tym stali i jej stopów, a także tytanu. Poniższy rysunek przedstawia granicę dokładności grawerowania laserem przemysłowym wykonanego za pomocą XT-10.

LEAD CNC jest dostarczany z przewodnikiem wideo krok po kroku, pokazanym powyżej, szczegółowo opisującym, jak zainstalować głowicę do grawerowania laserowego, aby przekształcić ją w przemysłową grawerkę laserową. Tymczasem grawerkę CNC Masters można łatwo podłączyć do urządzeń Opt Lasers, które wymagają jedynie sygnału PWM/TTL 0-24 V (lub sygnału analogowego), a także połączenia z bolcem uziemiającym, jak pokazano na poniższym schemacie.

7. Technologia ponad marką

Być może natknąłeś się na kilka zakładów przemysłowych wyposażonych w rzędy takich samych maszyn do grawerowania laserowego, ponieważ kupujący bierze pod uwagę tylko wartość marki i metkę z nazwą podczas zakupów przemysłowej grawerki laserowej na rynku.

Jeśli konkretna marka może zapewnić idealną maszynę do grawerowania laserowego do danego zadania, lojalność wobec marki oferuje kilka korzyści. Jednak wydajność maszyny musi mieć pierwszeństwo przed marką.

Często nowsze i mniejsze firmy zapewniają większą innowacyjność, ponieważ wchodzą na nowy rynek i muszą przetrwać konkurencję. Dlatego przed zakupem należy sprawdzić, co jeszcze oferują marki o niskim profilu i jaka jest wydajność tych maszyn pod względem wydajności i zużycia energii.

Słowa końcowe

Rodzaj wybranej przemysłowej maszyny do grawerowania laserowego będzie miał znaczący wpływ na wyniki firmy w konkurencji. Chociaż nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania dla różnych potrzeb biznesowych, należy wziąć pod uwagę kilka czynników, aby wybrać przyzwoitą przemysłową grawerkę laserową do swoich wymagań.

Należy również upew nić się, że krytyczne części przemysłowej grawerki laserowej (na przykład obudowa głowicy laserowej) nie są wykonane z tworzywa sztucznego. Wynika to z faktu, że jeśli plastikowa grawerka laserowa zderzy się z czymś, plastikowe części są podatne na pękanie, łamanie lub zginanie . Taka sytuacja sprawia, że użytkownik nie ma kontroli nad tym, gdzie trafia bezpośrednie lub rozproszone promieniowanie laserowe, co prowadzi do śmiertelnego zagrożenia bezpieczeństwa.

O autorze artykułu: