Saldatura Laser delle Materie Plastiche

Soluzioni Totali per la Saldatura Laser e la Giunzione dei Polimeri

La saldatura laser per unire termoplastici può essere ottenuta con due diversi metodi di riscaldamento: riscaldamento superficiale e riscaldamento per trasmissione. Il riscaldamento per trasmissione è talvolta chiamato “Through Transmission Laser Welding” (TTLW) o “Through Transmission Infrared Welding” (TTIr). La saldatura laser è uno dei migliori processi per ottenere saldature ermetiche e a tenuta di gas. Il riscaldamento superficiale può essere realizzato espandendo il fascio laser e riscaldando simultaneamente le superfici di entrambi i componenti tramite specchi. È anche possibile utilizzare un fascio laser a linea o un punto laser con specchio di scansione per riscaldare rapidamente le superfici dei componenti.

Nel riscaldamento laser per trasmissione, un componente è trasparente al laser mentre il secondo contiene un additivo, come il nerofumo, per assorbire la radiazione laser e convertirla in calore. I materiali con elevati tassi di assorbimento sono ideali per il componente inferiore nella saldatura laser per trasmissione, poiché assorbono la maggior parte dell'energia all'interfaccia di saldatura e creano un sottile strato superficiale riscaldato, ideale per la saldatura. Alcune materie plastiche e film otticamente trasparenti possono essere saldati utilizzando lunghezze d'onda più lunghe, nell'intervallo da 1500nm a circa 2000nm (2 micron), per produrre un riscaldamento in massa.

Scopra di più sulla selezione del nerofumo per la saldatura laser

Selezione del Nerofumo

Per una Saldatura e Giunzione Laser per Trasmissione di Successo

La saldatura laser è utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni per unire termoplastici perché è un metodo di riscaldamento senza contatto, con tempi di ciclo brevi e costi contenuti. Sia per il riscaldamento superficiale sia per quello per trasmissione, il nerofumo è il colorante più frequentemente utilizzato. È stato riscontrato che i tipi di nerofumo con bassa aggregazione e distribuzione delle particelle sono i più efficaci per il riscaldamento laser.

Esperimenti con la scansione a fascio laser a linea hanno mostrato che una leggera inclinazione della testa laser può produrre un riscaldamento diverso quando si procede in avanti rispetto a quando si procede all'indietro. Per la giunzione di polimeri dissimili, è stato riscontrato che la tessitura superficiale aumenta l'area di adesione del giunto e il grado di aggancio meccanico, producendo giunzioni superiori.

Servizi di Saldatura Laser delle Materie Plastiche – Soluzioni SABREEN

La competenza esperta di SABREEN garantisce l'eccellenza nella saldatura laser delle materie plastiche. Oltre 40 anni di esperienza nei campi degli additivi laser, dei polimeri e dei coloranti, delle sorgenti laser, della progettazione, produzione e integrazione dei sistemi, della conformità normativa e dei processi di stampaggio a iniezione.

• Formulazioni e composti personalizzati per l'abbinamento colore laser, conformità normativa, campioni prototipo — masterbatch, materiali pre-composti (pre-color), laminati laser.
• Ottimizzazione della sorgente laser, delle proprietà della guida d'onda, dell'ottica e dell'erogazione del fascio specifica per la matrice polimero-colorante. Lunghezza d'onda NIR 1060-1080nm a fibra Ytterbio, Vanadate, verde a raddoppio di frequenza 532nm o UV 355nm.
• Progettazione di sistemi di apparecchiature laser, integrazione di sistemi chiavi in mano e formazione, visione artificiale, HMI personalizzata, documentazione di processo.
• Risoluzione dei problemi on-site (in qualsiasi sede nel mondo), analisi del processo laser e ottimizzazione del sistema, grafica vettorizzata personalizzata.
• Certificazione di sicurezza laser, applicazione completa comprensiva di progettazione e alloggiamento CDRH Classe 1, laser safety officer (LSO) per audit interni.
• Stampaggio a iniezione di materie plastiche e analisi analitica, mold flow, dispersione/distribuzione additivo-colorante.

Soluzioni Totali

Scienza dei materiali polimero-colorante, stampaggio a iniezione, tecnologia laser, integrazione di sistemi e formazione. Formulazioni uniche sono progettate per coprire un ampio spettro di tecnologie laser. La nostra selezione di sorgenti laser consente inoltre ai nostri clienti di marcare/incidere metalli, come spesso richiesto.

Additivi Laser

Additivi rivoluzionari producono contrasto nero intenso, chiaro e colore personalizzato. Gli additivi vengono miscelati con i polimeri durante le operazioni di stampaggio come masterbatch color concentrate o come materiali pre-composti. Un dosaggio ridotto non compromette le proprietà polimeriche. Disponibili versioni approvate FDA/EFSA.

NUOVA Tecnologia Rivoluzionaria

La nuova formulazione monocomponente produce contemporaneamente contrasto di marcatura laser nero intenso e bianco opaco. Tecnologia ideale per la sostituzione delle etichette e della stampa a inchiostro su bottiglie soffiate e prodotti stampati a iniezione.

Leva Interna per Autoveicoli

Badge Intelligente per Dipendenti Pluripremiato, RFID.

Bocchettone di rifornimento senza tappo per autoveicoli

Tubazione medicale, conforme FDA per procedure chirurgiche invasive. La marcatura laser on-the-fly sostituisce la stampa a inchiostro.

Contrasto di marcatura laser nero intenso. Il nuovo additivo è conforme FDA. Non contiene il metallo pesante ossido/triossido di antimonio-stagno. Ideale per uso su animali.

Marcatura laser on-the-fly di chiusure per bevande senza guarnizione. Additivo conforme FDA. Velocità di marcatura di 2.000 chiusure al minuto. HDPE, PE, polipropilene e altro.

Siringhe medicali in poliolefina, additivo laser approvato FDA, sostituisce la tampografia

Marcatura laser diurna/notturna, rivestimenti a base d'acqua

Reazioni superficiali nella marcatura laser

Additivi laser speciali incorporati in carte foto/ID per la sicurezza del prodotto

Innovazione negli additivi laser

Invenzione SABREEN

Terminologia della Marcatura Laser

La “marcatura laser” delle materie plastiche è un processo digitale senza contatto mediante il quale informazioni indelebili vengono applicate sulla superficie di un substrato target con minima penetrazione del materiale. Le informazioni sono tipicamente sotto forma di testo alfanumerico, simboli, grafica, loghi, schemi, codici a barre, codici per visione artificiale, ecc. I laser a fibra Ytterbio a fascio direzionato (e i laser Nd:YAG predecessori, a lampada ad arco e pompati a diodo) operanti a 1060-1080nm (vicino infrarosso) possiedono proprietà di guida d'onda ideali specifiche per la loro lunghezza d'onda di emissione e le prestazioni di potenza (di picco e media). L'ottica volante è un metodo alternativo per la marcatura dei componenti. Colori selezionati di specifici materiali polimerici possono anche essere marcati utilizzando lunghezze d'onda più corte, 532nm (raddoppio di frequenza) e UV 355nm.

Il meccanismo di base della marcatura laser a fascio direzionato, con una lunghezza d'onda di 1060-1080nm, consiste nell'irradiare il polimero con una sorgente di radiazione ad alta energia. L'energia radiante viene assorbita localmente dal materiale e convertita in energia termica. L'energia termica, a sua volta, induce reazioni nel substrato del materiale. Sono possibili diversi tipi di reazioni nella regione di lunghezza d'onda vicino-IR, tra cui carbonizzazione, ablazione e cambiamento chimico. A seconda del risultato di contrasto di marcatura desiderato, è possibile selezionare chimiche e parametri del sistema laser molto diversi per ottenere il tipo di reazione preferito.

La reazione di carbonizzazione si verifica quando l'energia assorbita innalza la temperatura locale del materiale attorno al punto di assorbimento a un livello sufficientemente elevato da causare la degradazione termica del polimero. In presenza di ossigeno, ciò comporta la combustione del polimero, ma all'interno del pezzo, un apporto limitato di ossigeno provoca una carbonizzazione del polimero che forma un segno nero. L'intensità del segno dipende dall'energia assorbita e dal percorso di degradazione termica del materiale.

Esempio – Tasti di Tastiera per Computer in ABS

L'incisione laser delle materie plastiche (detta anche “ablazione”) è un processo digitale senza contatto mediante il quale un fascio laser rimuove materiale dalla superficie del substrato per vaporizzazione o fusione, con penetrazione minima. La profondità di un'incisione laser non supera generalmente 0,001”.

Esempio – Pulsanti Automobilistici Diurni/Notturni

L'applicazione del processo giorno/notte consiste nel rimuovere strati di materiale per esporre uno strato di colore specifico. L'esempio mostra un rivestimento di base bianco sovraverniciato con uno o più strati di rivestimento nero. Il polimero di base è tipicamente policarbonato o ABS trasparente, entrambi polimeri amorfi in grado di trasmettere la luce (retroilluminazione) da sorgenti LED. Segni più profondi nel substrato sarebbero considerati “incisione” nel materiale, non semplice incisione superficiale.

Pulsanti Automobilistici Retroilluminati “Giorno/Notte” — Verniciatura e Ablazione Laser

L'incisione laser è un processo più profondo rispetto all'incisione chimica laser e alla marcatura laser. I laser CO2 CW operanti a una lunghezza d'onda di 10,6 μm sono tipicamente utilizzati per l'incisione diretta e incolore dei polimeri. Un'altra applicazione di incisione è l'incisione multistrato di strati di colore selettivi (colore del nucleo e colore superficiale), ad esempio targhette, etichette e segnaletica.

La densità di potenza è una funzione della dimensione del punto laser focalizzato (potenza laser per unità di area, watt/cm2). È diversa dalla potenza in uscita grezza del laser. La dimensione del punto laser focalizzato per una data lente a lunghezza focale e lunghezza d'onda del laser è una funzione della divergenza del fascio laser, controllata dalla configurazione del laser, dalla dimensione dell'apertura di selezione della modalità e dall'ingrandimento dell'upcollimatore (espansore di fascio).

La frequenza di ripetizione degli impulsi (tramite Q-switch acusto-ottico) e la densità di potenza di picco sono parametri critici nella formazione del segno e nel raggiungimento del contrasto e della velocità ottimali. Un'elevata potenza di picco a bassa frequenza aumenta rapidamente la temperatura superficiale, vaporizzando il materiale mentre conduce un calore minimo nel substrato. All'aumentare della frequenza di ripetizione degli impulsi, una potenza di picco inferiore produce una vaporizzazione minima ma genera più calore. Anche la velocità del fascio (velocità del fascio laser sulla superficie di lavoro) è un fattore critico.

Gli additivi laser migliorano il grado di contrasto, che può essere ulteriormente intensificato modificando i parametri di impostazione del laser. I polimeri possiedono caratteristiche intrinseche che producono contrasto di marcatura “scuro” o “chiaro”. Alcuni composti coloranti contenenti basse quantità di biossido di titanio (TiO2) e nerofumo possono anche assorbire la luce laser e, in alcuni casi, migliorare il contrasto della marcatura. Ogni grado polimerico, anche all'interno della stessa famiglia polimerica, può produrre risultati diversi. Le formulazioni degli additivi non possono essere tossiche né compromettere l'aspetto del prodotto o le sue proprietà fisiche o funzionali.

Rispetto ai processi di stampa a inchiostro (tampografia/serigrafia e stampa a getto d'inchiostro), gli additivi laser sono economicamente vantaggiosi e dimostrano velocità di marcatura superiori del 15 percento (o più) rispetto a formulazioni di materiale non ottimizzate. Gli additivi laser sono forniti in granulato in pellet e in polvere. I prodotti in granulato possono essere miscelati direttamente con la resina polimerica, mentre le forme in polvere vengono convertite in masterbatch. Si disperdono più facilmente nei polimeri. In base all'additivo e al polimero, il livello di concentrazione di carico in peso (nel componente finale) varia dallo 0,01 percento al 4,0 percento.

Sia le forme in granulato sia quelle in polvere possono essere miscelate in materiale colorato pre-composto o color concentrate. La scelta dell'additivo da incorporare dipende dalla composizione del polimero, dal colore del substrato, dal colore di contrasto di marcatura desiderato e dai requisiti di certificazione per l'uso finale. Alcuni additivi contengono miscele di ossido di stagno drogato con antimonio e triossido di antimonio, che possono conferire una tonalità “grigiastra” all'opacità del substrato naturale (non colorato). Altri additivi possono contenere particelle di alluminio, ossidi metallici misti e composti proprietari. Le regolazioni del colore vengono effettuate utilizzando pigmenti e coloranti per ottenere l'aspetto finale desiderato.

Come forniti commercialmente, specifici additivi (utilizzati anche per la saldatura laser) hanno ricevuto l'approvazione FDA per l'uso a contatto con alimenti e per il confezionamento alimentare secondo le condizioni A-H del 21 CFR 178.3297 Colorant for Polymers. Per l'Unione Europea esistono dichiarazioni di conformità analoghe. Le condizioni di certificazione sono specifiche per tipo di polimero, soglia del livello di carico e contatto diretto o indiretto. Un'ulteriore qualifica degli additivi approvati FDA miscelati in un “componente finale” può consentire di ottenere la biocompatibilità dei dispositivi medici (riferimento alla norma internazionale ISO-10993).

Raggiungere Velocità di Marcatura più Elevate

Il tempo richiesto per marcare un componente è funzione del substrato polimerico, del numero di linee vettoriali tracciate e della velocità con cui la testa di scansione del fascio laser/galvanometro traccia tutte le linee. Anche il software laser e il tipo di riempimento vettoriale — unidirezionale, bidirezionale o a serpentina — possono influire sul tempo di marcatura.

Nuovi studi indipendenti dimostrano che velocità di marcatura statisticamente significativamente più elevate sono ottenibili incorporando formulazioni di additivi laser a livelli di concentrazione molto bassi, tipicamente dallo 0,01% al 2,0%.

La figura a destra mostra un'analisi termogravimetrica (TGA) per due polietileni ad alta densità. I due polimeri mostrano temperature diverse di degradazione termica — il processo che crea il segno laser. Il polimero a temperatura più elevata richiederà più energia laser, velocità di marcatura inferiori o più additivi assorbenti per ottenere lo stesso aspetto del segno.

Analisi termogravimetrica (TGA) da temperatura ambiente a 1000°C di due campioni di HDPE, che mostra le differenze nelle temperature di degradazione termica. L'HDPE B si marcherà più facilmente e più rapidamente dell'HDPE A.

Operazioni di Stampaggio Primario

Al termine della definizione della scienza dei materiali “ottimizzata per il laser” (che include la definizione del contrasto ottimale, del colore cromatico e dei parametri di impostazione del laser), il passo successivo è condurre una prova di stampaggio utilizzando lo stampo di produzione effettivo al corretto rapporto di diluizione. Questo passaggio è fondamentale per garantire una dispersione e distribuzione uniformi della matrice colore ottimizzata per il laser. Dopo lo stampaggio, i componenti del prodotto effettivo vengono marcati al laser per confermare i risultati originali.

Una tecnica consiste nel programmare il laser a fascio direzionato per marcare (scansionare) continuamente l'intera superficie del prodotto. La figura a sinistra (da sinistra a destra) mostra una penna stampata a iniezione con marcatura laser cromatica oro su nero (sinistra), le due immagini centrali mostrano una scarsa distribuzione cromatica e l'immagine più a destra mostra un'eccellente distribuzione uniforme.

Considerazioni sulla Lavorazione

Durante la chimica di caricamento dell'additivo laser/abbinamento colore, non è raro che un prodotto finito contenga meno additivo laser rispetto alla quantità calcolata. Questo problema è quasi sempre riconducibile a una distribuzione non uniforme durante l'estrusione o lo stampaggio. Semplici regolazioni della macchina di stampaggio, come l'aumento della contropressione e della velocità di rotazione della vite, risolvono la maggior parte dei problemi. Una distribuzione/dispersione omogenea degli additivi laser in ogni componente è fondamentale per ottenere prestazioni di marcatura ottimali. Per le operazioni di estrusione, stampaggio a iniezione e termoformatura, i materiali pre-composti a colore (precolor) offrono una migliore uniformità rispetto al color concentrate. La miscelazione manuale dovrebbe essere evitata. Il flusso dello stampo e il tipo/posizione del punto di iniezione sono fattori importanti.

Non tutti i laser sono uguali! I componenti hardware e software che un produttore di laser integra nei propri sistemi determinano differenze significative nella qualità di marcatura, nella velocità e nella versatilità. Nell'acquisto di sistemi laser, è importante ricordare che non esiste un'unica soluzione universale. Ogni applicazione è unica in relazione alla composizione e al colore del substrato plastico, alla qualità di marcatura, alla velocità, all'efficienza laser, al contrasto (scuro-su-chiaro, chiaro-su-scuro o a colori) e ai costi complessivi del sistema.

La modalità di uscita della qualità del fascio si riferisce alla distribuzione dell'energia all'interno del fascio laser ed è fondamentale per le prestazioni di marcatura. I laser possono essere forniti dai produttori come multimodo (MM), TEM00 (Modo Elettromagnetico Trasversale) o qualsiasi via intermedia, incluso il Low-Order Mode (LOM). Queste modalità di uscita riguardano fattori quali la divergenza del fascio e la distribuzione della potenza lungo il diametro del fascio laser. Un fascio laser TEM00 può essere focalizzato nella dimensione di spot più piccola consentita dall'ottica di focalizzazione e la distribuzione dell'energia in un fascio laser TEM00 è più intensa al centro e si riduce uniformemente dal centro verso i bordi. L'uscita laser TEM00 offre la qualità del fascio più elevata. L'uscita laser Multi-Mode (MM) offre la qualità del fascio più scadente.

Si faccia riferimento alla figura sottostante. I laser in modalità low-order e TEM00 sono particolarmente adatti per la marcatura vettoriale ad alta velocità di caratteri alfanumerici a tratto singolo, font true-type riempiti e grafica complessa, grazie alla loro capacità di ottenere uno spot piccolo e focalizzato con densità di potenza molto elevate, generando una linea molto stretta con bordi ben definiti che può essere tracciata rapidamente. La maggior parte delle applicazioni su materie plastiche è ottimale utilizzando fasci laser prossimi a TEM00 o TEM00.

La densità di potenza è una funzione della dimensione del punto laser focalizzato (potenza laser per unità di area, watt/cm2). È diversa dalla potenza in uscita grezza del laser. La dimensione del punto laser focalizzato per una data lente a lunghezza focale e lunghezza d'onda del laser è una funzione della divergenza del fascio laser, controllata dalla configurazione del laser, dalla dimensione dell'apertura di selezione della modalità e dall'ingrandimento dell'upcollimatore (espansore di fascio). La frequenza di ripetizione degli impulsi (tramite Q-switch acusto-ottico) e la densità di potenza di picco sono parametri critici nella formazione del segno e nel raggiungimento del contrasto e della velocità ottimali.

Un'elevata potenza di picco a bassa frequenza aumenta rapidamente la temperatura superficiale, vaporizzando il materiale mentre conduce un calore minimo nel substrato. All'aumentare della frequenza di ripetizione degli impulsi, una potenza di picco inferiore produce una vaporizzazione minima ma genera più calore. Anche la velocità del fascio (velocità del fascio laser sulla superficie di lavoro) è un fattore critico.

Il software di controllo laser è importante quanto qualsiasi componente hardware nel sistema di marcatura. Algoritmi software avanzati consentono velocità senza precedenti. I marcatori laser a fascio direzionato sono a volte erroneamente concepiti come stampanti (da tavolo). In realtà, sono plotter. Anziché posizionare singoli pixel per creare lettere alfanumeriche o grafica, il laser traccia linee, in modo simile alla scrittura con matita e carta. Indipendentemente dal formato del file di input originariamente utilizzato per creare gli oggetti di marcatura laser, tutta la marcatura viene infine ridotta alla sua forma più semplice: un elenco di linee vettoriali da tracciare tramite la testa di scansione e marcare con il laser. Formati di file di input complessi, spesso utilizzati dai progettisti, non necessariamente producono la migliore (o più veloce) marcatura laser vettoriale. I sistemi di apparecchiature per la marcatura laser devono essere sicuri e conformi agli standard ANSI Z136.

I marcatori laser Nd:YAG a fascio direzionato (sorgenti luminose a lampada ad arco e a diodo) utilizzano specchi montati su galvanometri controllati da computer ad alta velocità per dirigere il fascio laser sulla superficie da marcare, in modo simile alla scrittura con matita e carta.

Ogni galvanometro, uno sull'asse Y e uno sull'asse X, fornisce il movimento del fascio all'interno del campo di marcatura. Un gruppo ottico flat-field focalizza la luce laser per ottenere un'elevata densità di potenza sulla superficie del substrato. La figura a destra mostra un sistema di erogazione ottica del fascio con galvanometri controllati da computer.

Fondamentalmente, i laser a fibra sono diversi dagli altri laser di marcatura a stato solido. Nei laser a fibra, il mezzo attivo che genera il fascio laser è disperso all'interno di un cavo in fibra ottica specializzato. A differenza dei laser a trasporto in fibra, l'intero percorso del fascio si trova all'interno del cavo in fibra ottica fino all'ottica di erogazione del fascio.

I progressi nella tecnologia laser sono stati determinanti per il rapido sviluppo della più recente generazione di additivi laser approvati dalla FDA. L'emergere dei laser a fibra Ytterbio a nanosecondi rappresenta uno dei progressi più significativi per la marcatura, la saldatura e il taglio. Fondamentalmente, i laser a fibra sono diversi dagli altri laser di marcatura a stato solido. Nei laser a fibra, il mezzo attivo che genera il fascio laser è disperso all'interno di un cavo in fibra ottica specializzato. A differenza dei laser a trasporto in fibra, l'intero percorso del fascio si trova all'interno del cavo in fibra ottica fino all'ottica di erogazione del fascio.

I laser a fibra offrono una qualità del fascio e una luminosità superiori rispetto ai laser Nd:YAG. Una metrica per la qualità del fascio è M2. Più piccolo è il valore di M2, migliore è la qualità del fascio, mentre M2 = 1 rappresenta il fascio laser gaussiano ideale. Un laser con qualità del fascio superiore può essere focalizzato su uno spot di piccole dimensioni, il che porta a un'elevata densità di energia. I laser a fibra a impulso fisso e variabile (MOPA), con energia dell'impulso fino a 1 mJ e alta densità di potenza, possono marcare molti polimeri storicamente difficili. Anche i laser Vanadate possiedono un piccolo valore di M2 con una larghezza d'impulso più breve rispetto ai laser a fibra fissa e YAG. La durata dell'impulso influisce sul grado di calore e carbonizzazione nel materiale. Una larghezza d'impulso più breve può essere vantaggiosa per applicazioni polimeriche sensibili.

IPG Photonics, uno dei principali sviluppatori e produttori di laser a fibra ad alte prestazioni, offre sia laser a impulso fisso (a volte definiti “Q-switch”) sia laser a impulso corto variabile (MOPA). Lo sviluppo dell'applicazione è altamente specifico. La scelta del tipo di laser da integrare è determinata dalle caratteristiche di uscita del laser in interazione con il materiale polimerico ottimizzato. Si faccia riferimento ai grafici sottostanti, che rappresentano le Forme d'Impulso Temporali di Laser a Fibra Ytterbio a Lunghezza d'Impulso Fissa e Variabile (MOPA) – IPG Photonics.

Illustrazione 1. Forma d'impulso temporale del laser IPG a lunghezza d'impulso fissa a 100 ns

Nell'impostare un laser a fibra a lunghezza d'impulso fissa per la marcatura, devono essere impostati due parametri.

1) Frequenza di ripetizione degli impulsi (spesso indicata come frequenza dell'impulso)

2) Potenza di pompa in percentuale (100 percento si riferisce al massimo input elettrico possibile ai diodi di pompa)

Illustrazione 2. Forma d'impulso temporale del laser IPG MOPA a 4 ns

Nell'impostare un laser a fibra MOPA a impulso corto variabile per la marcatura, vengono impostati tre parametri.

1) Durata dell'impulso (spesso indicata come lunghezza dell'impulso)

2) Frequenza di ripetizione degli impulsi (frequenza dell'impulso)

3) Potenza di pompa in percentuale (100 percento si riferisce al massimo input elettrico possibile ai diodi di pompa)

Per entrambi i grafici della pagina precedente, la particolare combinazione dei parametri di input controlla le proprietà di uscita del fascio laser, ovvero l'energia dell'impulso, la potenza di picco (il picco istantaneo più elevato dell'energia dell'impulso, J/durata dell'impulso) e la potenza media (potenza media in Watt = energia dell'impulso in joule x frequenza di ripetizione degli impulsi in Hz).

La frequenza di ripetizione degli impulsi e la densità di potenza di picco sono parametri critici nella formazione del segno e nel raggiungimento del contrasto e della velocità ottimali. Le curve aritmetiche della potenza rispetto alla frequenza di ripetizione degli impulsi sono inversamente proporzionali. Un'elevata potenza di picco a bassa frequenza aumenta rapidamente la temperatura superficiale, vaporizzando il materiale mentre conduce un calore minimo nel substrato. All'aumentare della frequenza di ripetizione degli impulsi, una potenza di picco inferiore produce una vaporizzazione minima, ma conduce più calore. Ulteriori fattori che influenzano il contrasto e la qualità della marcatura sono, naturalmente, la velocità del fascio e la distanza di separazione delle linee vettoriali.

La marcatura laser “on-the-fly” viene eseguita su prodotti stampati ed estrusi, come cavi/fili, tubi e condotti. Le velocità di marcatura per tappi sintetici in poliolefina per vino e per promozioni sotto-tappo su chiusure per bevande senza guarnizione possono raggiungere 2.000 pezzi al minuto per testo alfanumerico e grafica. La velocità di marcatura è funzione di molte variabili, tra cui il tipo di polimero, il colore del substrato, il tipo e il livello di carico dell'additivo laser, le dimensioni (peso) del cavo, il tipo e la potenza del laser, il software, il numero di caratteri alfanumerici, l'altezza del testo, la lunghezza della stringa di testo, lo spazio tra i caratteri, il codice a barre/data matrix, i loghi/la grafica, i font a tratto singolo o true-type riempiti, la direzione di riempimento e il testo continuo o ripetuto. L'uso dell'additivo-colorante correttamente formulato garantisce che la “densità di potenza” sulla superficie di marcatura non sia il fattore limitante. Piuttosto, i galvanometri a fascio direzionato opereranno alla massima velocità.

A causa della complessità dei fattori che influenzano la capacità di marcatura in produzione on-the-fly, ogni applicazione deve essere esaminata con precisione. Esistono poche, se non nessuna, regole estrapolabili. Tuttavia, per scopi generali, si consideri il seguente esempio con polimero nylon: laser a fibra da 50 watt, lente flat field da 254mm, 100 caratteri alfanumerici, altezza di 2mm, comprendente una stringa di testo ripetuta di lunghezza pari a 14,68 pollici, con un tempo di marcatura di 0,232 secondi. La velocità calcolata è di circa 315 piedi lineari al minuto.

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