थर्मोप्लास्टिक की लेज़र वेल्डिंग सेवाएँ

पॉलिमर की लेज़र वेल्डिंग व जोड़ाई के लिए संपूर्ण समाधान

थर्मोप्लास्टिक को जोड़ने के लिए लेज़र वेल्डिंग दो अलग-अलग हीटिंग विधियों से की जा सकती है: सतह हीटिंग और थ्रू-ट्रांसमिशन हीटिंग। थ्रू-ट्रांसमिशन हीटिंग को कभी-कभी "थ्रू ट्रांसमिशन लेज़र वेल्डिंग" (TTLW) या "थ्रू ट्रांसमिशन इन्फ्रारेड वेल्डिंग" (TTIr) कहा जाता है। हर्मेटिकली सील्ड, गैस-टाइट वेल्ड प्राप्त करने के लिए लेज़र वेल्डिंग सर्वश्रेष्ठ प्रक्रियाओं में से एक है। सतह हीटिंग, लेज़र बीम को विस्तृत करके और दर्पणों की मदद से दोनों पार्ट्स की सतहों को एक साथ गर्म करके प्राप्त की जा सकती है। स्कैनिंग मिरर के साथ लेज़र लाइन बीम या लेज़र स्पॉट का उपयोग करके भी पार्ट्स की सतहों को तेज़ी से स्कैन व गर्म करना संभव है।

थ्रू-ट्रांसमिशन लेज़र हीटिंग के लिए, एक पार्ट लेज़र के प्रति पारदर्शी होता है जबकि दूसरे में कार्बन ब्लैक जैसा एडिटिव होता है, जो लेज़र विकिरण को अवशोषित कर उसे ऊष्मा में परिवर्तित करता है। उच्च अवशोषण दर वाली सामग्रियाँ ट्रांसमिशन लेज़र वेल्डिंग के निचले पार्ट के लिए आदर्श होती हैं, क्योंकि वे वेल्ड इंटरफेस पर अधिकांश ऊर्जा को अवशोषित कर एक पतली, गर्म सतह परत बनाती हैं जो वेल्डिंग के लिए आदर्श है। कुछ ऑप्टिकली क्लियर प्लास्टिक व फ़िल्में 1500nm से लगभग 2000nm (2-माइक्रोन) की सीमा में लंबी तरंगदैर्घ्य का उपयोग करके बल्क हीटिंग हेतु वेल्ड की जा सकती हैं।

लेज़र वेल्डिंग के लिए कार्बन ब्लैक चयन के बारे में अधिक जानें

कार्बन ब्लैक चयन

सफल थ्रू-ट्रांसमिशन लेज़र वेल्डिंग व जोड़ाई के लिए

थर्मोप्लास्टिक को जोड़ने के लिए लेज़र वेल्डिंग का उपयोग व्यापक रेंज के अनुप्रयोगों में किया जाता है, क्योंकि यह कम चक्र समय व कम लागत वाली नॉनकॉन्टैक्ट हीटिंग विधि है। सतह हीटिंग व थ्रू-ट्रांसमिशन हीटिंग, दोनों के लिए कार्बन ब्लैक सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला कलरेंट है। यह पाया गया कि कम कण एकत्रीकरण व वितरण वाले कार्बन ब्लैक प्रकार लेज़र हीटिंग के लिए सबसे प्रभावी थे।

लेज़र लाइन बीम स्कैनिंग के प्रयोगों से पता चला कि लेज़र हेड में मामूली झुकाव आगे की ओर बढ़ने पर पीछे की तुलना में अलग हीटिंग उत्पन्न कर सकता है। असमान पॉलिमर जोड़ाई के लिए यह पाया गया कि सतह टेक्सचरिंग से आसंजन जोड़ क्षेत्र और यांत्रिक इंटरलॉकिंग की मात्रा बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर जोड़ बनते हैं।

प्लास्टिक लेज़र वेल्डिंग सेवाएँ – SABREEN समाधान

SABREEN का विशेषज्ञ ज्ञान प्लास्टिक लेज़र वेल्डिंग में उत्कृष्टता सुनिश्चित करता है। लेज़र एडिटिव्स, पॉलिमर व कलरेंट, लेज़र स्रोत, सिस्टम डिज़ाइन, निर्माण व इंटीग्रेशन, नियामक अनुपालन, तथा इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रियाओं के क्षेत्र में 40+ वर्षों का अनुभव।

• कस्टम लेज़र कलर मैच फॉर्मूलेशन व कंपाउंड, नियामक अनुपालन, प्रोटोटाइप सैंपल–मास्टरबैच, प्री-कंपाउंडेड सामग्री (प्री-कलर), लेज़र लैमिनेट।
• पॉलिमर-कलरेंट मैट्रिक्स के अनुरूप लेज़र स्रोत, वेव गाइड गुणों, ऑप्टिक्स व बीम डिलीवरी का अनुकूलन। NIR तरंगदैर्घ्य 1060-1080nm Ytterbium फाइबर, Vanadate, फ्रीक्वेंसी-डबल्ड 532nm Green या UV 355nm।
• लेज़र उपकरण सिस्टम डिज़ाइन, टर्नकी सिस्टम्स इंटीग्रेशन व प्रशिक्षण, मशीन विज़न, कस्टम HMI, प्रक्रिया दस्तावेज़ीकरण।
• ऑन-साइट समस्या समाधान (किसी भी वैश्विक स्थान पर), लेज़र प्रक्रिया विश्लेषण व सिस्टम अनुकूलन, कस्टम वेक्टराइज़्ड आर्टवर्क।
• लेज़र सुरक्षा प्रमाणन, डिज़ाइन व CDRH Class 1 एनक्लोज़र सहित संपूर्ण एप्लिकेशन, आंतरिक ऑडिट हेतु लेज़र सेफ्टी ऑफिसर (LSO)।
• प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग व विश्लेषणात्मक विश्लेषण, मोल्ड फ्लो, एडिटिव-कलरेंट डिस्पर्शन/वितरण।

संपूर्ण समाधान

पॉलिमर-कलरेंट मैटीरियल साइंस, इंजेक्शन मोल्डिंग, लेज़र टेक्नोलॉजी, सिस्टम्स इंटीग्रेशन व प्रशिक्षण। विशिष्ट फॉर्मूलेशन को लेज़र प्रौद्योगिकियों की व्यापक श्रेणी को कवर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हमारे लेज़र स्रोतों का चयन हमारे क्लाइंट्स को धातुओं को मार्क/एनग्रेव करने में भी सक्षम बनाता है, जैसा कि अक्सर आवश्यक होता है।

लेज़र एडिटिव्स

गेम-चेंजिंग एडिटिव्स जेट ब्लैक, हल्के रंग व कस्टम कलर कंट्रास्ट उत्पन्न करते हैं। मोल्डिंग ऑपरेशन के दौरान एडिटिव्स को कलर कॉन्संट्रेट मास्टरबैच या प्री-कंपाउंडेड सामग्री के रूप में पॉलिमर के साथ मिलाया जाता है। कम खुराक से किसी भी पॉलिमरिक गुण पर असर नहीं पड़ता। FDA/EFSA-अनुमोदित संस्करण उपलब्ध हैं।

नई अभूतपूर्व प्रौद्योगिकी

नया सिंगल-फॉर्मूलेशन एडिटिव एक साथ जेट ब्लैक व ओपेक व्हाइट लेज़र मार्किंग कंट्रास्ट उत्पन्न करता है। ब्लो मोल्डेड बोतलों व इंजेक्शन मोल्डेड उत्पादों पर लेबल प्रतिस्थापन व इंक प्रिंटिंग के लिए आदर्श प्रौद्योगिकी।

इंटीरियर ऑटोमोटिव लीवर

पुरस्कार विजेता एम्प्लॉई स्मार्ट बैज, RFID।

ऑटोमोटिव कैप-लेस फ्यूल फिलर

मेडिकल ट्यूबिंग, इनवेसिव सर्जिकल प्रक्रियाओं के लिए FDA अनुरूप। ऑन-द-फ्लाई लेज़र मार्किंग इंक प्रिंटिंग की जगह लेती है।

जेट ब्लैक लेज़र मार्किंग कंट्रास्ट। नया एडिटिव FDA अनुरूप है। इसमें हैवी मेटल एंटीमनी-टिन ऑक्साइड/ट्राइऑक्साइड नहीं है। पशुओं के लिए आदर्श।

लाइनरलेस बेवरेज क्लोज़र की ऑन-द-फ्लाई लेज़र मार्किंग। FDA अनुरूप एडिटिव। 2,000 क्लोज़र प्रति मिनट की मार्किंग गति। HDPE, PE, पॉलीप्रोपिलीन, और भी।

पॉलीओलेफिन मेडिकल सिरिंज, FDA-अनुमोदित लेज़र एडिटिव, पैड प्रिंटिंग की जगह लेता है

डेटाइम/नाइट-टाइम लेज़र मार्किंग, वॉटरबेस कोटिंग्स

लेज़र मार्किंग सतह प्रतिक्रियाएँ

उत्पाद सुरक्षा हेतु फोटो/ID कार्ड में शामिल विशेष लेज़र एडिटिव्स

लेज़र एडिटिव में अभूतपूर्व प्रगति

SABREEN आविष्कार

लेज़र मार्किंग शब्दावली

प्लास्टिक की "लेज़र मार्किंग" एक नॉनकॉन्टैक्ट डिजिटल प्रक्रिया है, जिसमें न्यूनतम सामग्री प्रवेश के साथ लक्षित सब्सट्रेट सतह पर अमिट जानकारी लागू की जाती है। जानकारी सामान्यतः अल्फ़ान्यूमेरिक टेक्स्ट, सिंबल, ग्राफिक्स, लोगो, स्कीमैटिक्स, बारकोड, मशीन विज़न कोड आदि के रूप में होती है। 1060-1080nm (नियर-इन्फ्रारेड) पर संचालित बीम-स्टीयर्ड Ytterbium फाइबर लेज़र (और पूर्ववर्ती आर्क-लैंप व डायोड-पंप्ड Nd:YAG लेज़र) की अपनी उत्सर्जन तरंगदैर्घ्य व पावर परफॉर्मेंस (पीक व औसत पावर) के अनुरूप आदर्श वेवगाइड विशेषताएँ होती हैं। फ्लाइंग ऑप्टिक्स पार्ट मार्किंग की एक वैकल्पिक विधि है। विशिष्ट पॉलिमरिक सामग्रियों के चुनिंदा रंगों को छोटी तरंगदैर्घ्य 532nm (फ्रीक्वेंसी-डबल्ड) व UV 355nm का उपयोग करके भी मार्क किया जा सकता है।

1060-1080nm तरंगदैर्घ्य का उपयोग करने वाली बीम-स्टीयर्ड लेज़र मार्किंग का मूल तंत्र यह है कि पॉलिमर को उच्च-ऊर्जा विकिरण स्रोत से विकिरणित किया जाता है। विकिरण ऊर्जा को सामग्री द्वारा स्थानीय रूप से अवशोषित कर ऊष्मीय ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। यह ऊष्मीय ऊर्जा, बदले में, सामग्री सब्सट्रेट में प्रतिक्रियाएँ प्रेरित करती है। नियर-IR तरंगदैर्घ्य क्षेत्र का उपयोग करके कई प्रकार की प्रतिक्रियाएँ संभव हैं, जिनमें चारिंग, एब्लेशन व रासायनिक परिवर्तन शामिल हैं। वांछित मार्किंग कंट्रास्ट परिणामों के आधार पर, वांछित प्रकार की प्रतिक्रिया प्राप्त करने हेतु अत्यंत भिन्न रसायन शास्त्र व लेज़र सिस्टम पैरामीटर चुने जा सकते हैं।

कार्बनीकरण या चारिंग प्रतिक्रिया तब होती है जब अवशोषित ऊर्जा अवशोषण स्थल के आसपास की सामग्री के स्थानीय तापमान को इतने उच्च स्तर तक बढ़ा देती है कि पॉलिमर का ऊष्मीय क्षरण हो जाता है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में इसका परिणाम पॉलिमर के जलने में होता है, लेकिन वर्कपीस के भीतर सीमित ऑक्सीजन आपूर्ति के कारण पॉलिमर की चारिंग होकर काला निशान बनता है। निशान की गहराई अवशोषित ऊर्जा के साथ-साथ सामग्री के ऊष्मीय क्षरण पथ पर भी निर्भर करती है।

उदाहरण – ABS कंप्यूटर कीकैप्स

प्लास्टिक की लेज़र एचिंग (जिसे "एब्लेशन" भी कहा जाता है) एक नॉनकॉन्टैक्ट डिजिटल प्रक्रिया है, जिसमें लेज़र बीम न्यूनतम प्रवेश के साथ वाष्पीकरण या पिघलाव द्वारा सब्सट्रेट सतह से सामग्री हटाता है। लेज़र एच की गहराई सामान्यतः 0.001" से अधिक नहीं होती।

उदाहरण – डेटाइम/नाइट-टाइम ऑटोमोटिव बटन

डे/नाइट प्रक्रिया अनुप्रयोग किसी विशिष्ट रंग परत को उजागर करने के लिए सामग्री की परतों को हटाना है। उदाहरण एक सफेद बेस कोटिंग को दर्शाता है, जिस पर एक या अधिक परतों की काली कोटिंग की गई है। बेस पॉलिमर सामान्यतः क्लियर पॉलीकार्बोनेट या ABS होता है, दोनों ही अनाकार (अमॉर्फस) पॉलिमर हैं जो LED स्रोतों से (पीछे से) प्रकाश संचरित करते हैं। सब्सट्रेट में गहरे निशान को सतह की एचिंग नहीं, बल्कि सामग्री में "एनग्रेविंग" माना जाएगा।

बैकलिट "डे/नाइट" ऑटोमोटिव बटन पेंट व लेज़र एब्लेशन

लेज़र एनग्रेविंग, लेज़र एचिंग व लेज़र मार्किंग की तुलना में एक गहरी प्रक्रिया है। 10.6 µm तरंगदैर्घ्य पर संचालित CW CO2 लेज़र सामान्यतः पॉलिमर की डायरेक्ट कलरलेस एनग्रेविंग के लिए उपयोग किए जाते हैं। एक अन्य एनग्रेविंग अनुप्रयोग चयनित रंग परतों (कोर-कलर व सतह-कलर) की मल्टी-लेयर एनग्रेविंग है, जैसे नेमटैग, लेबल व साइनेज।

पावर डेंसिटी फोकस्ड लेज़र स्पॉट साइज़ (प्रति इकाई क्षेत्रफल लेज़र पावर, वाट्स/सेमी2) का एक फलन है। यह लेज़र के मूल आउटपुट पावर से भिन्न है। किसी भी दिए गए फोकल लेंथ लेंस व लेज़र तरंगदैर्घ्य के लिए फोकस्ड लेज़र स्पॉट साइज़ लेज़र बीम डाइवर्जेंस का फलन है, जो लेज़र कॉन्फ़िगरेशन, मोड सिलेक्टिंग अपर्चर साइज़ व अपकोलिमेटर (बीम एक्सपैंडर) मैग्निफिकेशन द्वारा नियंत्रित होता है।

पल्स रिपिटीशन रेट (एकोस्टो-ऑप्टिक Q-स्विच के माध्यम से) व पीक पावर डेंसिटी, निशान बनाने और इष्टतम कंट्रास्ट व गति प्राप्त करने में महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। कम आवृत्ति पर उच्च पीक पावर सतह तापमान को तेज़ी से बढ़ाती है, जिससे सामग्री वाष्पीकृत होती है जबकि सब्सट्रेट में न्यूनतम ऊष्मा संचालित होती है। जैसे-जैसे पल्स रिपिटीशन बढ़ता है, कम पीक पावर न्यूनतम वाष्पीकरण उत्पन्न करती है लेकिन अधिक ऊष्मा बनाती है। बीम वेलोसिटी (कार्य सतह पर लेज़र बीम की गति) भी एक महत्वपूर्ण कारक है।

लेज़र एडिटिव्स कंट्रास्ट की मात्रा में सुधार करते हैं, जिसे लेज़र सेटअप पैरामीटर बदलकर और तीव्र किया जा सकता है। पॉलिमर में "डार्क-कलर्ड" या "लाइट-कलर्ड" मार्किंग कंट्रास्ट देने की अंतर्निहित विशेषताएँ होती हैं। कम मात्रा में टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2) व कार्बन ब्लैक युक्त कुछ कलरेंट कंपाउंड भी लेज़र प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं और कुछ मामलों में मार्किंग कंट्रास्ट में सुधार कर सकते हैं। प्रत्येक पॉलिमर ग्रेड, यहाँ तक कि एक ही पॉलिमरिक परिवार के भीतर भी, भिन्न परिणाम दे सकता है। एडिटिव फॉर्मूलेशन विषाक्त नहीं होने चाहिए और न ही उत्पाद की उपस्थिति या भौतिक/कार्यात्मक गुणों पर प्रतिकूल प्रभाव डालने चाहिए।

इंक प्रिंटिंग प्रक्रियाओं (पैड/स्क्रीन प्रिंटिंग व इंकजेट) की तुलना में, लेज़र एडिटिव्स लागत-बचत करते हैं और गैर-अनुकूलित सामग्री फॉर्मूलेशन की तुलना में 15 प्रतिशत (या अधिक) तेज़ मार्किंग गति दर्शाते हैं। लेज़र एडिटिव्स पेलेट ग्रैन्युलेट व पाउडर रूप में आपूर्ति किए जाते हैं। ग्रैन्युलेट उत्पादों को सीधे पॉलिमर रेज़िन के साथ मिलाया जा सकता है, जबकि पाउडर रूपों को मास्टरबैच में परिवर्तित किया जाता है। ये पॉलिमर में सबसे आसानी से फैलते हैं। एडिटिव व पॉलिमर के आधार पर, वज़न के हिसाब से लोडिंग सांद्रता स्तर (अंतिम पार्ट में) 0.01 प्रतिशत से 4.0 प्रतिशत तक होता है।

ग्रैन्युलेट व पाउडर दोनों रूपों को प्री-कंपाउंडेड कलर सामग्री या कलर कॉन्संट्रेट में मिलाया जा सकता है। किस एडिटिव को शामिल करना है, इसका चयन पॉलिमर संरचना, सब्सट्रेट रंग, वांछित मार्किंग कंट्रास्ट रंग व अंतिम-उपयोग प्रमाणन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। कुछ एडिटिव्स में एंटीमनी-डोप्ड टिन ऑक्साइड व एंटीमनी ट्राइऑक्साइड के मिश्रण होते हैं, जो प्राकृतिक (अरंगित) सब्सट्रेट अपारदर्शिता को "धूसर" रंगत दे सकते हैं। अन्य एडिटिव्स में एल्युमिनियम कण, मिश्रित धातु ऑक्साइड व स्वामित्व वाले कंपाउंड हो सकते हैं। अंतिम कलरमैच स्वरूप प्राप्त करने के लिए पिगमेंट व डाई का उपयोग करके रंग समायोजन किया जाता है।

व्यावसायिक रूप से आपूर्ति किए जाने पर, विशिष्ट एडिटिव्स (जो लेज़र वेल्डिंग के लिए भी उपयोग किए जाते हैं) को 21 CFR 178.3297 Colorant for Polymers की शर्तों A-H के अंतर्गत फ़ूड कॉन्टैक्ट व फ़ूड पैकेजिंग उपयोग हेतु FDA अनुमोदन प्राप्त है। यूरोपीय संघ के लिए भी समान अनुपालन विवरण उपलब्ध हैं। प्रमाणन शर्तें पॉलिमर प्रकार, लोडिंग स्तर सीमा व प्रत्यक्ष अथवा अप्रत्यक्ष संपर्क के अनुसार विशिष्ट होती हैं। "अंतिम पार्ट" में मिश्रित FDA-अनुमोदित एडिटिव्स की आगे की योग्यता मेडिकल डिवाइसों की बायोकम्पैटिबिलिटी प्राप्त कर सकती है (संदर्भ: अंतरराष्ट्रीय मानक ISO-10993)।

तेज़ मार्किंग गति प्राप्त करना

किसी पार्ट को मार्क करने में लगने वाला समय पॉलिमरिक सब्सट्रेट, खींची गई वेक्टर लाइनों की संख्या, और लेज़र बीम/गैल्वेनोमीटर स्कैन हेड द्वारा सभी लाइनों को खींचने की गति का फलन है। लेज़र सॉफ्टवेयर व वेक्टर फिल के प्रकार — यूनिडायरेक्शनल, बाईडायरेक्शनल या सर्पेन्टाइन — भी मार्किंग समय को प्रभावित कर सकते हैं।

नए स्वतंत्र अध्ययन दर्शाते हैं कि बहुत कम सांद्रता स्तरों — सामान्यतः 0.01% से 2.0% — पर लेज़र एडिटिव फॉर्मूलेशन शामिल करके सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण तेज़ मार्किंग गति प्राप्त की जा सकती है।

दाईं ओर का चित्र दो हाई-डेंसिटी पॉलीएथिलीन के लिए थर्मल ग्रेविमेट्रिक एनालिसिस (TGA) प्लॉट दिखाता है। दोनों पॉलिमर ऊष्मीय क्षरण के अलग-अलग तापमान प्रदर्शित करते हैं — यही वह प्रक्रिया है जो लेज़र निशान बनाती है। उच्च-तापमान वाले पॉलिमर को समान निशान स्वरूप प्राप्त करने के लिए अधिक लेज़र ऊर्जा, कम मार्किंग गति, या अधिक अवशोषक एडिटिव्स की आवश्यकता होगी।

कक्ष तापमान से 1000°C तक दो HDPE नमूनों का थर्मल ग्रेविमेट्रिक एनालिसिस (TGA), जो ऊष्मीय क्षरण तापमान में अंतर दर्शाता है। HDPE B, HDPE A की तुलना में अधिक आसानी व तेज़ी से मार्क होगा।

प्राथमिक मोल्डिंग ऑपरेशन

"लेज़र-अनुकूलित" मैटीरियल साइंस (जिसमें इष्टतम कंट्रास्ट, क्रोमा रंग व लेज़र सेटअप पैरामीटर स्थापित करना शामिल है) पूरा होने के बाद, अगला कदम उचित लेटडाउन अनुपात पर वास्तविक प्रोडक्शन मोल्ड टूल का उपयोग करके मोल्डिंग ट्रायल करना है। लेज़र-अनुकूलित कलर मैट्रिक्स के समान वितरण व फैलाव को सुनिश्चित करने के लिए यह कदम महत्वपूर्ण है। मोल्डिंग के बाद, मूल परिणामों की पुष्टि के लिए वास्तविक उत्पाद पार्ट्स को लेज़र मार्क किया जाता है।

एक तकनीक यह है कि बीम-स्टीयर्ड लेज़र को संपूर्ण उत्पाद सतह को लगातार मार्क (स्कैन) करने के लिए प्रोग्राम किया जाए। बाईं ओर का चित्र (बाएँ से दाएँ) इंजेक्शन मोल्डेड राइटिंग पेन दिखाता है, जिसमें गोल्ड-ऑन-ब्लैक क्रोमा लेज़र मार्किंग (बाएँ), बीच के दो चित्र खराब क्रोमा वितरण दिखाते हुए, और सबसे दाईं ओर उत्कृष्ट समान वितरण दिखाते हुए।

प्रोसेसिंग संबंधी विचारणीय बिंदु

लेज़र एडिटिव लोडिंग/कलरमैच केमिस्ट्री के दौरान, तैयार उत्पाद में गणना की गई मात्रा से कम लेज़र एडिटिव होना असामान्य नहीं है। यह समस्या लगभग हमेशा एक्सट्रूज़न या मोल्डिंग के दौरान असमान वितरण से संबंधित होती है। मोल्डिंग मशीन में सरल समायोजन, जैसे बैक प्रेशर व स्क्रू रोटेशन गति बढ़ाना, अधिकांश समस्याओं का समाधान कर देगा। इष्टतम मार्किंग प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए प्रत्येक पार्ट में लेज़र एडिटिव्स का समांगी वितरण/फैलाव महत्वपूर्ण है। एक्सट्रूज़न, इंजेक्शन मोल्डिंग व थर्मोफॉर्मिंग ऑपरेशन के लिए, कलर कॉन्संट्रेट की तुलना में प्रीकलर कंपाउंडेड सामग्री बेहतर एकरूपता देती है। हाथ से मिश्रण से बचना चाहिए। मोल्ड फ्लो व गेट प्रकार/स्थान महत्वपूर्ण कारक हैं।

सभी लेज़र समान नहीं होते! लेज़र निर्माता अपने सिस्टम में जो हार्डवेयर व सॉफ्टवेयर घटक शामिल करता है, वे मार्किंग गुणवत्ता, गति व बहुमुखी प्रतिभा में महत्वपूर्ण अंतर पैदा करते हैं। लेज़र सिस्टम खरीदते समय यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि कोई एक सार्वभौमिक समाधान नहीं है। प्रत्येक अनुप्रयोग प्लास्टिक सब्सट्रेट संरचना व रंग, मार्किंग गुणवत्ता, गति, लेज़र दक्षता, कंट्रास्ट (डार्क-ऑन-लाइट, लाइट-ऑन-डार्क, या रंग) और कुल सिस्टम लागत के सापेक्ष अद्वितीय होता है।

बीम क्वालिटी आउटपुट मोड लेज़र बीम के भीतर ऊर्जा वितरण को संदर्भित करता है और मार्किंग प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है। निर्माता लेज़र को मल्टीमोड (MM), TEM00 (ट्रांसवर्स इलेक्ट्रोमैग्नेटिक मोड), या इनके बीच का कोई भी रूप, जिसमें लो-ऑर्डर मोड (LOM) शामिल है, के रूप में आपूर्ति कर सकते हैं। ये आउटपुट मोड बीम डाइवर्जेंस व लेज़र बीम के व्यास में पावर वितरण जैसे कारकों से संबंधित हैं। TEM00 लेज़र बीम को फोकसिंग ऑप्टिक्स द्वारा अनुमत सबसे छोटे आकार के स्पॉट पर फोकस किया जा सकता है, और TEM00 लेज़र बीम में ऊर्जा वितरण इसके केंद्र पर सबसे तीव्र होता है और केंद्र से किनारों तक समान रूप से घटता है। TEM00 लेज़र आउटपुट सबसे उच्च बीम गुणवत्ता प्रदान करता है। मल्टी-मोड (MM) लेज़र आउटपुट सबसे कमज़ोर बीम गुणवत्ता प्रदान करता है।

नीचे दिए गए चित्र का संदर्भ लें। लो-ऑर्डर व TEM00 मोड लेज़र, सिंगल-स्ट्रोक अल्फ़ान्यूमेरिक्स, फिल्ड ट्रू-टाइप फॉन्ट व जटिल ग्राफिक्स की हाई-स्पीड वेक्टर मार्किंग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं, क्योंकि वे बहुत उच्च पावर डेंसिटी के साथ एक छोटा, फोकस्ड स्पॉट प्राप्त करने में सक्षम हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक बहुत संकरी रेखा बनती है जिसकी स्पष्ट परिभाषित किनारों के साथ तेज़ी से ड्राइंग की जा सकती है। अधिकांश प्लास्टिक अनुप्रयोगों के लिए नियर TEM00 या TEM00 लेज़र बीम इष्टतम हैं।

पावर डेंसिटी फोकस्ड लेज़र स्पॉट साइज़ (प्रति इकाई क्षेत्रफल लेज़र पावर, वाट्स/सेमी2) का एक फलन है। यह लेज़र के मूल आउटपुट पावर से भिन्न है। किसी भी दिए गए फोकल लेंथ लेंस व लेज़र तरंगदैर्घ्य के लिए फोकस्ड लेज़र स्पॉट साइज़ लेज़र बीम डाइवर्जेंस का फलन है, जो लेज़र कॉन्फ़िगरेशन, मोड सिलेक्टिंग अपर्चर साइज़ व अपकोलिमेटर (बीम एक्सपैंडर) मैग्निफिकेशन द्वारा नियंत्रित होता है। पल्स रिपिटीशन रेट (एकोस्टो-ऑप्टिक Q-स्विच के माध्यम से) व पीक पावर डेंसिटी, निशान बनाने और इष्टतम कंट्रास्ट व गति प्राप्त करने में महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं।

कम आवृत्ति पर उच्च पीक पावर सतह तापमान को तेज़ी से बढ़ाती है, जिससे सामग्री वाष्पीकृत होती है जबकि सब्सट्रेट में न्यूनतम ऊष्मा संचालित होती है। जैसे-जैसे पल्स रिपिटीशन बढ़ता है, कम पीक पावर न्यूनतम वाष्पीकरण उत्पन्न करती है लेकिन अधिक ऊष्मा बनाती है। बीम वेलोसिटी (कार्य सतह पर लेज़र बीम की गति) भी एक महत्वपूर्ण कारक है।

लेज़र नियंत्रण सॉफ्टवेयर, मार्किंग सिस्टम के किसी भी हार्डवेयर घटक जितना ही महत्वपूर्ण है। उन्नत सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम अभूतपूर्व गति सक्षम करते हैं। बीम-स्टीयर्ड लेज़र मार्कर को कभी-कभी गलती से (डेस्कटॉप) प्रिंटर समझ लिया जाता है। वास्तव में, वे प्लॉटर हैं। अल्फ़ान्यूमेरिक अक्षर या ग्राफिक्स बनाने के लिए अलग-अलग पिक्सेल रखने के बजाय, लेज़र पेंसिल व कागज़ से लिखने की तरह रेखाएँ खींचता है। लेज़र मार्किंग ऑब्जेक्ट बनाने के लिए मूल रूप से उपयोग किए गए इनपुट फ़ाइल फॉर्मेट के बावजूद, सभी मार्किंग अंततः अपने सबसे सरल रूप में सिमट जाती है — स्कैन हेड द्वारा खींची जाने वाली व लेज़र द्वारा मार्क की जाने वाली वेक्टर लाइनों की एक सूची। डिज़ाइन इंजीनियरों द्वारा अक्सर उपयोग किए जाने वाले जटिल इनपुट फ़ाइल फॉर्मेट आवश्यक रूप से सर्वश्रेष्ठ (या सबसे तेज़) वेक्टर लेज़र मार्किंग नहीं देते। लेज़र मार्किंग उपकरण सिस्टम सुरक्षित होने चाहिए और ANSI Z136 मानकों के अनुरूप होने चाहिए।

बीम-स्टीयर्ड Nd:YAG लेज़र मार्कर (आर्क लैंप व डायोड प्रकाश स्रोत) हाई-स्पीड कंप्यूटर-नियंत्रित गैल्वेनोमीटर पर लगे दर्पणों का उपयोग करते हैं, ताकि लेज़र बीम को मार्क की जाने वाली सतह पर पेंसिल व कागज़ से लिखने की तरह निर्देशित किया जा सके।

प्रत्येक गैल्वेनोमीटर — एक Y-अक्ष पर और एक X-अक्ष पर — मार्किंग क्षेत्र के भीतर बीम की गति प्रदान करता है। एक फ्लैट-फील्ड लेंस असेंबली सब्सट्रेट सतह पर उच्च पावर डेंसिटी प्राप्त करने के लिए लेज़र प्रकाश को फोकस करती है। दाईं ओर का चित्र कंप्यूटर-नियंत्रित गैल्वेनोमीटर का उपयोग करने वाला ऑप्टिकल बीम डिलीवरी सिस्टम दिखाता है।

मौलिक रूप से, फाइबर लेज़र अन्य सॉलिड-स्टेट मार्किंग लेज़रों से भिन्न होते हैं। फाइबर लेज़र में, लेज़र बीम उत्पन्न करने वाला सक्रिय माध्यम एक विशेष फाइबर ऑप्टिक केबल के भीतर फैला होता है। फाइबर-डिलीवर्ड लेज़र के विपरीत, बीम का संपूर्ण पथ बीम डिलीवरी ऑप्टिक्स तक फाइबर ऑप्टिक केबल के भीतर ही रहता है।

लेज़र प्रौद्योगिकी में प्रगति, FDA-अनुमोदित लेज़र एडिटिव्स की नवीनतम पीढ़ी के तीव्र विकास में सहायक रही है। नैनोसेकंड Ytterbium फाइबर लेज़र का उदय, मार्किंग, वेल्डिंग व कटिंग के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रगतियों में से एक है। मौलिक रूप से, फाइबर लेज़र अन्य सॉलिड-स्टेट मार्किंग लेज़रों से भिन्न होते हैं। फाइबर लेज़र में, लेज़र बीम उत्पन्न करने वाला सक्रिय माध्यम एक विशेष फाइबर ऑप्टिक केबल के भीतर फैला होता है। फाइबर-डिलीवर्ड लेज़र के विपरीत, बीम का संपूर्ण पथ बीम डिलीवरी ऑप्टिक्स तक फाइबर ऑप्टिक केबल के भीतर ही रहता है।

Nd:YAG लेज़र की तुलना में फाइबर लेज़र बेहतर बीम गुणवत्ता व चमक प्रदान करते हैं। बीम गुणवत्ता के लिए एक मापदंड M2 है। M2 मान जितना छोटा होगा, बीम गुणवत्ता उतनी ही बेहतर होगी, जबकि M2 = 1 आदर्श गॉसियन लेज़र बीम है। बेहतर बीम गुणवत्ता वाले लेज़र को छोटे स्पॉट साइज़ पर फोकस किया जा सकता है, जिससे उच्च ऊर्जा घनत्व प्राप्त होता है। 1 mJ तक पल्स ऊर्जा व उच्च पावर डेंसिटी वाले फिक्स्ड व वेरिएबल पल्स (MOPA) फाइबर लेज़र कई ऐतिहासिक रूप से कठिन पॉलिमर को मार्क कर सकते हैं। Vanadate लेज़र में भी फिक्स्ड फाइबर व YAG लेज़र की तुलना में छोटा M2 मान व कम पल्स चौड़ाई होती है। पल्स अवधि सामग्री में ऊष्मा व कार्बनीकरण की मात्रा को प्रभावित करती है। कम पल्स चौड़ाई संवेदनशील पॉलिमरिक अनुप्रयोगों के लिए लाभदायक हो सकती है।

उच्च-प्रदर्शन फाइबर लेज़र के अग्रणी विकासकर्ता व निर्माता IPG Photonics, फिक्स्ड पल्स (जिसे कभी-कभी "Q-स्विच" कहा जाता है) व वेरिएबल शॉर्ट पल्स (MOPA) दोनों लेज़र प्रदान करता है। एप्लिकेशन डेवलपमेंट अत्यंत विशिष्ट होता है। किस लेज़र प्रकार को शामिल करना है, इसका चयन अनुकूलित पॉलिमर सामग्री के साथ अंतःक्रिया करने वाले लेज़र की आउटपुट विशेषताओं द्वारा निर्धारित होता है। नीचे दिए गए ग्राफ का संदर्भ लें, जो फिक्स्ड व वेरिएबल (MOPA) पल्स लेंथ Ytterbium फाइबर लेज़र के टेम्पोरल पल्स शेप को दर्शाते हैं – IPG Photonics।

चित्र 1। 100 ns पल्स लेंथ पर IPG फिक्स्ड पल्स लेंथ लेज़र का टेम्पोरल पल्स शेप

मार्किंग के लिए फिक्स्ड पल्स लेंथ फाइबर लेज़र सेट करते समय, दो इनपुट सेट किए जाने चाहिए।

1) पल्स रिपिटीशन रेट (जिसे अक्सर पल्स फ्रीक्वेंसी कहा जाता है)

2) प्रतिशत में पंप पावर (100 प्रतिशत पंप डायोड को अधिकतम संभव विद्युत इनपुट को संदर्भित करता है)

चित्र 2। 4 ns पल्स लेंथ पर IPG MOPA लेज़र का टेम्पोरल पल्स शेप

मार्किंग के लिए वेरिएबल शॉर्ट पल्स MOPA फाइबर लेज़र सेट करते समय, तीन इनपुट सेट किए जाते हैं।

1) पल्स ड्यूरेशन (जिसे अक्सर पल्स लेंथ कहा जाता है)

2) पल्स रिपिटीशन रेट (पल्स फ्रीक्वेंसी)

3) प्रतिशत में पंप पावर (100 प्रतिशत पंप डायोड को अधिकतम संभव विद्युत इनपुट को संदर्भित करता है)

पिछले पृष्ठ के दोनों ग्राफ के लिए, पैरामीटर इनपुट का विशेष संयोजन लेज़र बीम के आउटपुट गुणों को नियंत्रित करता है, अर्थात् पल्स ऊर्जा, पीक पावर (पल्स ऊर्जा का उच्चतम तात्कालिक पीक, J/पल्स ड्यूरेशन) व औसत पावर (वाट्स में औसत पावर = जूल में पल्स ऊर्जा x Hz में पल्स रिपिटीशन रेट)।

पल्स रिपिटीशन रेट व पीक पावर डेंसिटी, निशान बनाने और इष्टतम कंट्रास्ट व गति प्राप्त करने में महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। पावर बनाम पल्स रिपिटीशन रेट के अंकगणितीय वक्र व्युत्क्रमानुपाती हैं। कम आवृत्ति पर उच्च पीक पावर सतह तापमान को तेज़ी से बढ़ाती है, जिससे सामग्री वाष्पीकृत होती है जबकि सब्सट्रेट में न्यूनतम ऊष्मा संचालित होती है। जैसे-जैसे पल्स रिपिटीशन बढ़ता है, कम पीक पावर न्यूनतम वाष्पीकरण उत्पन्न करती है, लेकिन अधिक ऊष्मा संचालित करती है। मार्किंग कंट्रास्ट व गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले अतिरिक्त कारक निस्संदेह बीम वेलोसिटी व वेक्टर लाइन सेपरेशन दूरी हैं।

"ऑन-द-फ्लाई" लेज़र मार्किंग मोल्डेड व एक्सट्रूडेड उत्पादों, जैसे वायर/केबल, ट्यूब व पाइप, पर की जाती है। पॉलीओलेफिन सिंथेटिक वाइन कॉर्क व लाइनरलेस बेवरेज क्लोज़र पर अंडरकैप प्रमोशन के लिए मार्किंग गति अल्फ़ान्यूमेरिक टेक्स्ट व ग्राफिक्स हेतु 2,000 पीस प्रति मिनट तक हो सकती है। मार्किंग गति कई चरों का फलन है, जिनमें पॉलिमर प्रकार, सब्सट्रेट रंग, लेज़र एडिटिव प्रकार व लोडिंग स्तर, केबल आकार (वज़न), लेज़र प्रकार व पावर, सॉफ्टवेयर, अल्फ़ान्यूमेरिक अक्षरों की संख्या, टेक्स्ट ऊँचाई, टेक्स्ट स्ट्रिंग की लंबाई, अक्षरों के बीच की जगह, बारकोड/डेटा मैट्रिक्स, लोगो/ग्राफिक्स, सिंगल-स्ट्रोक या ट्रू-टाइप फिल्ड फॉन्ट, फिल दिशा, तथा निरंतर या दोहराया जाने वाला टेक्स्ट शामिल हैं। उचित रूप से फॉर्मूलेटेड एडिटिव-कलरेंट का उपयोग यह सुनिश्चित करेगा कि निशान की सतह पर "पावर डेंसिटी" सीमित करने वाला कारक न बने। बल्कि, बीम-स्टीयर्ड गैल्वेनोमीटर अधिकतम गति पर संचालित होंगे।

ऑन-द-फ्लाई प्रोडक्शन मार्किंग क्षमता को प्रभावित करने वाले कारकों की जटिलता के कारण, प्रत्येक अनुप्रयोग की सटीक जाँच की जानी चाहिए। ऐसे बहुत कम, यदि कोई हों, नियम हैं जिन्हें एक्सट्रापोलेट किया जा सकता है। हालाँकि, सामान्य उद्देश्यों के लिए, निम्नलिखित नायलॉन पॉलिमर उदाहरण पर विचार करें: 50-वाट फाइबर लेज़र, 254mm फ्लैट फील्ड लेंस, 100 अल्फ़ान्यूमेरिक अक्षर, 2mm ऊँचाई, जिसमें 14.68 इंच की दोहराई जाने वाली टेक्स्ट स्ट्रिंग लंबाई शामिल है, 0.232 सेकंड के मार्किंग समय के साथ। परिकलित गति लगभग 315 लीनियर-फीट प्रति मिनट है।

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