प्लास्टिक पर लेज़र मार्किंग, लेज़र मार्किंग एडिटिव्स

औद्योगिक लेज़र का उपयोग करके प्लास्टिक पर डायरेक्ट पार्ट लेज़र मार्किंग

प्लास्टिक कंपाउंड में मिश्रित लेज़र-संवेदनशील कलरेंट्स व एडिटिव्स का उपयोग करके प्लास्टिक पार्ट्स की लेज़र मार्किंग, लेज़र एनग्रेविंग व लेज़र एचिंग बेहतर कंट्रास्ट, गुणवत्ता, तेज़ मार्किंग गति और कम लागत प्रदान करती है। लेज़र एडिटिव्स ABS, एसीटल, नायलॉन, पॉलीकार्बोनेट, PET/PETG, पॉलीएथिलीन, पॉलीप्रोपिलीन, पॉलीएस्टर, PVC, PPS, पॉलीयुरेथेन, रबर/इलास्टोमर्स, स्टाइरीन सहित अनेक प्लास्टिक के साथ अत्यंत प्रभावी हैं। लेज़र मार्किंग तंत्रों में NIR 1060-1080nm, ग्रीन 532nm और UV 355nm तरंगदैर्घ्य के लिए कार्बनीकरण, रासायनिक परिवर्तन, रंग परिवर्तन और एब्लेशन शामिल हैं।

प्लास्टिक पार्ट्स की लेज़र मार्किंग

लेज़र मार्किंग तंत्र

The SABREEN Group ने 1992 में एयरोस्पेस, US सैन्य/NASA इलेक्ट्रॉनिक्स की मार्किंग हेतु "स्मार्ट" रासायनिक लेज़र एडिटिव्स विकसित करने और लेज़र उपकरण प्रणालियों को एकीकृत करने वाली पहली कंपनी होने का गौरव प्राप्त किया। SABREEN की विशेषज्ञता लेज़र मार्किंग प्रक्रिया की उत्कृष्टता की गारंटी देती है, जो लेज़र एडिटिव्स, पॉलिमर व कलरेंट्स, लेज़र स्रोत, सिस्टम डिज़ाइन, निर्माण व एकीकरण, नियामक अनुपालन और इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रियाओं के क्षेत्र में 45 वर्षों से अधिक के प्रत्यक्ष अनुभव पर आधारित है।

प्लास्टिक के लिए लेज़र मार्किंग एडिटिव्स

नायलॉन प्लास्टिक की लेज़र मार्किंग कैसे करें

प्लास्टिक मार्किंग के लिए फाइबर लेज़र

ग्लास-फिल्ड प्लास्टिक की लेज़र मार्किंग

लेज़र एडिटिव्स लेज़र मार्किंग को बेहतर बनाते हैं

इनलाइन प्लास्टिक लेज़र मार्किंग

PPS लेज़र मार्किंग प्रौद्योगिकियाँ

लेज़र मार्किंग कलरेंट्स और एडिटिव्स

सभी प्लास्टिक एक समान मार्क नहीं होते!

उच्च-कंट्रास्ट प्लास्टिक लेज़र मार्किंग कलरेंट्स, पिगमेंट/डाई, टिंट स्ट्रेंथ, एंटी-स्क्रैच एजेंट्स और कभी-कभी पॉलिमर में भौतिक व रासायनिक परिवर्तन उत्पन्न करने हेतु इन्फ्रारेड लेज़र ऊर्जा अवशोषित करने वाले विशेष एडिटिव्स पर निर्भर करती है। कलरेंट्स व एडिटिव्स मास्टरबैच, प्री-कंपाउंडेड ग्रैनुलर या पाउडर रूप में आपूर्ति किए जाते हैं ताकि उन्हें प्राथमिक मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान मिलाया जा सके। स्थिर मार्किंग परिणामों के लिए लेज़र-अनुकूलित कलरेंट्स व सामग्री का समान फैलाव व वितरण आवश्यक है।

उच्च-कंट्रास्ट प्लास्टिक लेज़र मार्किंग

SABREEN पारंपरिक कलरेंट कंपाउंड की तुलना में बेहतर कंट्रास्ट गुणवत्ता और लाइन-एज विवरण प्राप्त करने के लिए लेज़र-विशिष्ट कार्बन ब्लैक व टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग करता है। गलत प्रकार या मात्रा में कार्बन ब्लैक या टाइटेनियम डाइऑक्साइड युक्त प्लास्टिक निम्न स्तरीय और अस्पष्ट मार्किंग परिणाम देते हैं। FDA व नियामक अनुपालन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए हमारे पास एंटीमनी-डोप्ड टिन ऑक्साइड के अनेक विकल्प उपलब्ध हैं।

औद्योगिक लेज़र मार्किंग विशेषज्ञ

प्लास्टिक लेज़र मार्किंग के लिए सिंगल-सोर्स संपूर्ण समाधान — मैटेरियल साइंस से लेकर कस्टम सिस्टम्स इंटीग्रेशन तक।

तकनीकी सेवाएँ

• कस्टम लेज़र कलर-मैच फॉर्मूलेशन व कंपाउंड, नियामक अनुपालन, प्रोटोटाइप सैंपल–मास्टरबैच, प्री-कंपाउंडेड सामग्री (प्री-कलर), लेज़र लैमिनेट।
• लेज़र उपकरण सिस्टम डिज़ाइन, टर्नकी सिस्टम्स इंटीग्रेशन व प्रशिक्षण, मशीन विज़न, कस्टम HMI, प्रक्रिया दस्तावेज़ीकरण।
• ऑन-साइट समस्या समाधान (विश्व में कहीं भी), लेज़र प्रक्रिया विश्लेषण व सिस्टम अनुकूलन, कस्टम वेक्टराइज़्ड आर्टवर्क।
• लेज़र सुरक्षा प्रमाणन, डिज़ाइन व CDRH Class 1 एन्क्लोज़र सहित संपूर्ण एप्लिकेशन, आंतरिक ऑडिट के लिए लेज़र सेफ्टी ऑफिसर (LSO)।
• प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग व विश्लेषणात्मक जाँच, मोल्ड फ्लो, एडिटिव-कलरेंट फैलाव/वितरण।
• जॉब शॉप मार्किंग सेवाएँ

लेज़र मार्किंग तंत्र

प्लास्टिक लेज़र मार्किंग में तंत्र यह है कि पॉलिमर को उच्च-ऊर्जा विकिरण स्रोत, जैसे Ytterbium फाइबर लेज़र से विकिरणित किया जाता है। यह विकिरण ऊर्जा सामग्री द्वारा स्थानीय रूप से अवशोषित होकर तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो लक्षित पॉलिमर सब्सट्रेट में अभिक्रियाएँ उत्पन्न करती है। नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में कार्य करने वाली प्लास्टिक लेज़र मार्किंग में तीन प्रकार की सतही अभिक्रियाएँ होती हैं: 1) कार्बनीकरण या चारिंग, 2) रासायनिक परिवर्तन (फोमिंग) और 3) डिग्रेडेशन द्वारा रंग परिवर्तन। लेज़र मार्किंग सॉफ़्टवेयर में सेटिंग्स (पावर, पल्स रिपिटिशन रेट, मार्किंग गति) बदलकर एक ही लेज़र से सभी सतही अभिक्रियाएँ प्राप्त की जा सकती हैं। कंटीन्युअस वेव (CW) CO₂ लेज़र 10.6 माइक्रोन (फार-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम) तरंगदैर्घ्य पर कार्य करते हैं। CW CO₂ लेज़र में पीक पावर कम होता है और वे प्लास्टिक पर उच्च-कंट्रास्ट मार्किंग उत्पन्न नहीं कर सकते।

लेज़र मार्किंग समाधान

औद्योगिक लेज़र मार्किंग समाधान। प्लास्टिक व कलरेंट्स, लेज़र एडिटिव्स, इंजेक्शन मोल्डिंग, लेज़र व ऑप्टिक्स, सिस्टम्स इंटीग्रेशन।

लेज़र एडिटिव्स और कलरेंट्स

लेज़र एडिटिव्स लागत बचाते हैं और बेहतर मार्किंग कंट्रास्ट व तेज़ गति प्रदान करते हैं।

नई प्रौद्योगिकी

एक ही फॉर्मूलेशन एडिटिव समान चक्र में जेट ब्लैक और ओपेक व्हाइट लेज़र मार्किंग कंट्रास्ट उत्पन्न करता है। प्लास्टिक बोतलों व मोल्डेड उत्पादों पर लेबल प्रतिस्थापन और इंक प्रिंटिंग के स्थान पर आदर्श समाधान। FDA अनुरूप।

लेज़र मार्किंग प्लास्टिक अनुप्रयोग

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 का स्थान 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 अन्य।

औद्योगिक फाइबर लेज़र से प्लास्टिक की लेज़र मार्किंग

Ytterbium फाइबर लेज़र, MOPA और फिक्स्ड पल्स प्लास्टिक की मार्किंग व एनग्रेविंग के लिए आदर्श हैं। मार्किंग लेज़र का कार्य पार्ट की सतह (पॉलिमर) को एक स्थानीयकृत उच्च-ऊर्जा विकिरण स्रोत (लेज़र) से विकिरणित करना है। यह विकिरण ऊर्जा सामग्री द्वारा अवशोषित होकर तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। तापीय ऊर्जा सामग्री में "थर्मल केमिकल" अभिक्रियाएँ उत्पन्न करती है। लेज़र इर्रेडिएंस व फ्लुएंस प्लास्टिक मार्किंग के प्रमुख पैरामीटर हैं। इंटेंसिटी पल्स फ्रीक्वेंसी, लेज़र पावर, फोकल स्पॉट साइज़ और पल्स विड्थ से प्रभावित होती है। फ्लुएंस बीम इंटेंसिटी, स्कैनर वेलोसिटी, पल्स ओवरलैप और फोकस बीम डायमीटर से प्रभावित होती है। इष्टतम गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए लेज़र इंटेंसिटी व फ्लुएंस पैरामीटर को प्लास्टिक के प्रकार के अनुसार सावधानीपूर्वक संतुलित किया जाता है।

सभी

ABS

एसीटल

नायलॉन

पॉलीकार्बोनेट

पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (PPS)

लेज़र मार्किंग शब्दावली

प्लास्टिक की "लेज़र मार्किंग" एक नॉन-कॉन्टैक्ट डिजिटल प्रक्रिया है जिसमें न्यूनतम सामग्री प्रवेश के साथ लक्षित सब्सट्रेट सतह पर स्थायी जानकारी अंकित 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 कार्य करने वाले बीम-स्टीयर्ड Ytterbium फाइबर लेज़र (और उनके पूर्ववर्ती आर्क-लैंप व डायोड-पंप्ड Nd:YAG लेज़र) अपनी उत्सर्जन तरंगदैर्घ्य व पावर परफॉर्मेंस (पीक व एवरेज पावर) के अनुरूप आदर्श वेवगाइड गुण रखते हैं। फ्लाइंग ऑप्टिक्स पार्ट मार्किंग के लिए एक वैकल्पिक विधि है। विशिष्ट पॉलिमरिक सामग्री के चुनिंदा रंगों को छोटी तरंगदैर्घ्य 532nm (फ्रीक्वेंसी-डबल्ड) और 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 पॉलिमर को उच्च-ऊर्जा विकिरण स्रोत से विकिरणित करना है। यह विकिरण ऊर्जा सामग्री द्वारा स्थानीय रूप से अवशोषित होकर तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यह तापीय ऊर्जा बदले में सामग्री सब्सट्रेट में अभिक्रियाएँ उत्पन्न करती है। नियर-IR तरंगदैर्घ्य क्षेत्र का उपयोग करके चारिंग, एब्लेशन और रासायनिक परिवर्तन सहित कई प्रकार की अभिक्रियाएँ संभव हैं। वांछित मार्किंग कंट्रास्ट परिणामों के अनुसार, पसंदीदा प्रकार की अभिक्रिया प्राप्त करने के लिए भिन्न-भिन्न रसायन विज्ञान व लेज़र सिस्टम पैरामीटर चुने जा सकते हैं।

कार्बनीकरण या चारिंग अभिक्रिया 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 तापीय क्षरण (थर्मल डिग्रेडेशन) होने लगता है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में इसका परिणाम पॉलिमर के जलने के रूप में होता है, लेकिन वर्कपीस के भीतर सीमित ऑक्सीजन आपूर्ति के कारण पॉलिमर चार होकर काला मार्क बनाता है। मार्क की गहराई (डार्कनेस) अवशोषित ऊर्जा के साथ-साथ सामग्री के तापीय क्षरण मार्ग पर भी निर्भर करती है।

उदाहरण – ABS कंप्यूटर कीकैप्स

प्लास्टिक की लेज़र एचिंग (जिसे "एब्लेशन" भी कहा जाता है) एक नॉन-कॉन्टैक्ट डिजिटल प्रक्रिया है जिसमें लेज़र बीम वाष्पीकरण या पिघलाव द्वारा न्यूनतम प्रवेश के साथ सब्सट्रेट सतह से सामग्री हटाता है। लेज़र एच की गहराई सामान्यतः 0.001" से अधिक नहीं होती। उदाहरण: डे-टाइम/नाइट-टाइम ऑटोमोटिव बटन।

डे/नाइट प्रक्रिया का अनुप्रयोग किसी विशिष्ट रंग परत को उजागर करने हेतु सामग्री की परतें हटाना है। उदाहरण में एक सफेद बेस कोटिंग दिखाई गई है जिस पर एक या अधिक काली कोटिंग परतें चढ़ाई गई हैं। बेस पॉलिमर सामान्यतः पारदर्शी पॉलीकार्बोनेट या ABS होता है, ये दोनों ही अनाकार (amorphous) पॉलिमर हैं जो LED स्रोतों से (पीछे से) प्रकाश संचारित करते हैं। सब्सट्रेट में गहरे मार्क को केवल सतह की एचिंग नहीं, बल्कि सामग्री में "एनग्रेविंग" माना जाएगा।

लेज़र एनग्रेविंग, लेज़र एचिंग व लेज़र मार्किंग की तुलना में एक गहरी प्रक्रिया है। पॉलिमर की डायरेक्ट कलरलेस एनग्रेविंग के लिए सामान्यतः 10.6 माइक्रोन तरंगदैर्घ्य पर कार्य करने वाले CW CO₂ लेज़र का उपयोग किया जाता है। एक अन्य एनग्रेविंग अनुप्रयोग चयनित रंग परतों (कोर-कलर व सरफेस-कलर) की मल्टी-लेयर एनग्रेविंग है, जैसे नेमटैग, लेबल और साइनेज।

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

पल्स रिपिटिशन रेट (एकुस्टो-ऑप्टिक Q-स्विच द्वारा) और पीक पावर डेंसिटी मार्क बनाने तथा इष्टतम कंट्रास्ट व गति प्राप्त करने के महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। निम्न फ्रीक्वेंसी पर उच्च पीक पावर सतह के तापमान को तेज़ी से बढ़ाता है, जिससे सामग्री का वाष्पीकरण होता है जबकि सब्सट्रेट में न्यूनतम ऊष्मा संचरित होती है। जैसे-जैसे पल्स रिपिटिशन बढ़ती 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 अधिक तीव्र किया जा सकता है। पॉलिमर में "डार्क-कलर्ड" या "लाइट-कलर्ड" मार्किंग कंट्रास्ट उत्पन्न करने के अंतर्निहित गुण होते हैं। टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2) व कार्बन ब्लैक की कम मात्रा वाले कुछ कलरेंट कंपाउंड भी लेज़र प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं और कुछ मामलों में मार्किंग कंट्रास्ट में सुधार कर सकते हैं। एक ही पॉलिमरिक परिवार के भीतर भी, प्रत्येक पॉलिमर ग्रेड भिन्न परिणाम दे सकता है। एडिटिव फॉर्मूलेशन विषैले नहीं हो सकते या उत्पाद की उपस्थिति अथवा भौतिक या कार्यात्मक गुणों पर प्रतिकूल प्रभाव नहीं डाल सकते।

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

ग्रैनुलेट व पाउडर दोनों रूपों को प्री-कंपाउंडेड कलर सामग्री या कलर कंसंट्रेट में मिलाया जा सकता है। किस एडिटिव को शामिल करना है, यह चयन पॉलिमर संघटन, सब्सट्रेट रंग, वांछित मार्किंग कंट्रास्ट रंग और अंतिम-उपयोग प्रमाणन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। कुछ एडिटिव्स में एंटीमनी-डोप्ड टिन ऑक्साइड व एंटीमनी ट्राइऑक्साइड के मिश्रण होते हैं, जो प्राकृतिक (अरंगीन) सब्सट्रेट की अपारदर्शिता में "धूसर" रंगत जोड़ सकते हैं। अन्य एडिटिव्स में एल्युमिनियम कण, मिश्रित मेटल ऑक्साइड और प्रोप्राइटरी कंपाउंड हो सकते हैं।

अंतिम कलर-मैच स्वरूप प्राप्त करने के लिए पिगमेंट व डाई का उपयोग करके रंग समायोजन किए जाते हैं। जैसा कि व्यावसायिक रूप से आपूर्ति किया जाता है, विशिष्ट एडिटिव्स (जिनका उपयोग लेज़र वेल्डिंग में भी होता है) को 21 CFR 178.3297 Colorant for Polymers की शर्तों A-H के अंतर्गत खाद्य संपर्क व खाद्य पैकेजिंग उपयोग हेतु FDA अनुमोदन प्राप्त है। यूरोपीय संघ के लिए भी समान अनुपालन विवरण उपलब्ध हैं। प्रमाणन शर्तें पॉलिमर प्रकार, लोडिंग स्तर सीमा और प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष संपर्क के लिए विशिष्ट होती हैं। "अंतिम पार्ट" में मिश्रित FDA-अनुमोदित एडिटिव्स की आगे की योग्यता मेडिकल डिवाइस 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 लाइनें कितनी तेज़ी से खींची जाती हैं, इसका एक फलन है। लेज़र सॉफ़्टवेयर और वेक्टर फिल का प्रकार — यूनिडायरेक्शनल, बाइडायरेक्शनल या सर्पेंटाइन — भी मार्किंग समय को प्रभावित कर सकते हैं।

नए स्वतंत्र अध्ययन दर्शाते हैं कि सामान्यतः 0.01% से 2.0% के अत्यंत कम सांद्रता स्तरों 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 दर्शाता है। दोनों पॉलिमर के तापीय क्षरण का तापमान भिन्न होता है — यही वह प्रक्रिया है जो लेज़र मार्क बनाती है। उच्च-तापमान वाले पॉलिमर को समान मार्क स्वरूप प्राप्त करने हेतु अधिक लेज़र ऊर्जा, कम मार्किंग गति या अधिक अवशोषक एडिटिव्स की आवश्यकता होगी।

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

प्राइमरी मोल्डिंग ऑपरेशन

"लेज़र-अनुकूलित" मैटेरियल साइंस (जिसमें इष्टतम कंट्रास्ट, क्रोमा रंग और लेज़र सेटअप पैरामीटर स्थापित करना शामिल है) पूर्ण होने के बाद, अगला चरण उचित लेटडाउन रेशियो पर वास्तविक प्रोडक्शन मोल्ड टूल का उपयोग करके मोल्डिंग ट्रायल करना है। लेज़र-अनुकूलित कलर मैट्रिक्स के समान फैलाव व वितरण को सुनिश्चित करने के लिए यह चरण 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 हेतु प्रोग्राम किया जाए। बाईं ओर के चित्र में (बाएँ से दाएँ) इंजेक्शन मोल्डेड राइटिंग पेन गोल्ड-ऑन-ब्लैक क्रोमा लेज़र मार्किंग (बाएँ) दर्शाता है, मध्य के दो चित्र खराब क्रोमा वितरण दर्शाते हैं, और सबसे दाईं ओर उत्कृष्ट समान वितरण दर्शाया गया है।

प्रोसेसिंग संबंधी विचार

लेज़र एडिटिव लोडिंग/कलर-मैच 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 सामान्य समायोजन, जैसे बैक प्रेशर व स्क्रू रोटेशन गति बढ़ाना, अधिकांश समस्याओं का समाधान कर देते हैं। इष्टतम मार्किंग परफॉर्मेंस प्राप्त करने के लिए प्रत्येक पार्ट में लेज़र एडिटिव्स का समरूप वितरण/फैलाव महत्वपूर्ण है। एक्सट्रूज़न, इंजेक्शन मोल्डिंग व थर्मोफॉर्मिंग ऑपरेशन के लिए, कलर कंसंट्रेट की तुलना में प्री-कलर कंपाउंडेड सामग्री बेहतर एकरूपता देती है। हाथ से मिश्रण करने से बचना चाहिए। मोल्ड फ्लो तथा गेट का प्रकार/स्थान महत्वपूर्ण कारक हैं।

सभी लेज़र एक समान नहीं होते! लेज़र निर्माता अपने सिस्टम में जो हार्डवेयर व सॉफ़्टवेयर घटक शामिल करता है, वह मार्किंग गुणवत्ता, गति और बहुमुखिता में महत्वपूर्ण अंतर पैदा करता है। लेज़र सिस्टम खरीदते समय यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि कोई एक सार्वभौमिक समाधान नहीं है। प्रत्येक अनुप्रयोग प्लास्टिक सब्सट्रेट संघटन व रंग, मार्किंग गुणवत्ता, गति, लेज़र दक्षता, कंट्रास्ट (डार्क-ऑन-लाइट, लाइट-ऑन-डार्क या रंगीन) 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 परफॉर्मेंस के लिए महत्वपूर्ण है। निर्माता लेज़र को मल्टीमोड (MM), TEM00 (ट्रांसवर्स इलेक्ट्रोमैग्नेटिक मोड) या इनके बीच लो-ऑर्डर मोड (LOM) सहित किसी भी रूप में आपूर्ति कर सकते हैं। ये आउटपुट मोड बीम डाइवर्जेंस और लेज़र बीम के व्यास में पावर वितरण जैसे कारकों से संबंधित होते हैं।

TEM00 लेज़र बीम को फोकसिंग ऑप्टिक्स द्वारा अनुमत सबसे छोटे स्पॉट साइज़ तक फोकस किया जा सकता है, और TEM00 लेज़र बीम में ऊर्जा वितरण केंद्र में सबसे तीव्र होता है तथा केंद्र से किनारों तक समान रूप से घटता जाता है। TEM00 लेज़र आउटपुट सबसे उच्च बीम क्वालिटी प्रदान करता है। मल्टी-मोड (MM) लेज़र आउटपुट सबसे निम्न बीम क्वालिटी प्रदान करता है। नीचे दिया गया चित्र देखें। लो-ऑर्डर व TEM00 मोड लेज़र सिंगल-स्ट्रोक अल्फ़ान्यूमेरिक्स, फिल्ड ट्रू-टाइप फॉन्ट और जटिल ग्राफिक्स की हाई-स्पीड वेक्टर मार्किंग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं, क्योंकि ये अत्यंत उच्च पावर डेंसिटी के साथ एक छोटा फोकस्ड स्पॉट प्राप्त कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्पष्ट किनारों वाली एक अत्यंत संकरी रेखा तेज़ी से खींची जा सकती है। अधिकांश प्लास्टिक अनुप्रयोगों के लिए नियर-TEM00 या TEM00 लेज़र बीम इष्टतम होते हैं।

बीम-स्टीयर्ड Nd:YAG लेज़र मार्कर (आर्क लैंप व डायोड प्रकाश स्रोत) उन दर्पणों का उपयोग करते हैं जो हाई-स्पीड कंप्यूटर-नियंत्रित गैल्वेनोमीटर पर लगे होते हैं, जो लेज़र बीम को मार्क की जाने वाली सतह पर उसी तरह निर्देशित करते हैं जैसे पेंसिल व कागज़ से लिखा जाता है।

प्रत्येक गैल्वेनोमीटर — एक Y-अक्ष पर और एक X-अक्ष पर — मार्किंग फील्ड 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 वाली ऑप्टिकल बीम डिलीवरी प्रणाली दर्शाता है।

मूल रूप से, फाइबर लेज़र अन्य सॉलिड-स्टेट मार्किंग लेज़र से भिन्न होते हैं। फाइबर लेज़र में, लेज़र बीम उत्पन्न करने वाला सक्रिय माध्यम एक विशेष फाइबर ऑप्टिक केबल के भीतर वितरित 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 हुई प्रगति नवीनतम पीढ़ी के FDA-अनुमोदित लेज़र एडिटिव्स 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। मूल रूप से, फाइबर लेज़र अन्य सॉलिड-स्टेट मार्किंग लेज़र से भिन्न होते हैं। फाइबर लेज़र में, लेज़र बीम उत्पन्न करने वाला सक्रिय माध्यम एक विशेष फाइबर ऑप्टिक केबल के भीतर वितरित होता है। फाइबर-डिलीवर्ड लेज़र के विपरीत, बीम का संपूर्ण पथ बीम डिलीवरी ऑप्टिक्स तक फाइबर ऑप्टिक केबल के भीतर ही रहता है।

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

IPG Photonics, हाई-परफॉर्मेंस फाइबर लेज़र का एक अग्रणी विकासकर्ता व निर्माता, फिक्स्ड पल्स (कभी-कभी "Q-स्विच" कहा जाता है) और वेरिएबल शॉर्ट पल्स (MOPA) दोनों प्रकार के लेज़र प्रदान करता है। एप्लिकेशन डेवलपमेंट अत्यंत विशिष्ट होता है। किस लेज़र प्रकार को एकीकृत करना है, यह चयन अनुकूलित पॉलिमर सामग्री के साथ लेज़र की परस्पर क्रिया की आउटपुट विशेषताओं द्वारा निर्धारित होता है। नीचे दिए गए ग्राफ देखें, जो फिक्स्ड व वेरिएबल (MOPA) पल्स लेंथ Ytterbium फाइबर लेज़र – IPG Photonics के टेम्पोरल पल्स शेप को दर्शाते हैं।

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 करने होते हैं।

1) पल्स रिपिटिशन रेट (अक्सर पल्स फ्रीक्वेंसी कहा जाता है)

2) प्रतिशत में पंप पावर (100 प्रतिशत का अर्थ है पंप डायोड को अधिकतम संभव विद्युत इनपुट)

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 (अक्सर पल्स लेंथ कहा जाता है)

2) पल्स रिपिटिशन रेट (पल्स फ्रीक्वेंसी)

3) प्रतिशत में पंप पावर (100 प्रतिशत का अर्थ है पंप डायोड को अधिकतम संभव विद्युत इनपुट)

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 शिखर, J/पल्स ड्यूरेशन) और एवरेज पावर (वॉट में एवरेज पावर = जूल में पल्स ऊर्जा x Hz में पल्स रिपिटिशन रेट)।

पल्स रिपिटिशन रेट व पीक पावर डेंसिटी मार्क बनाने तथा इष्टतम कंट्रास्ट व गति प्राप्त करने के महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। पावर बनाम पल्स रिपिटिशन रेट के अंकगणितीय वक्र व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। निम्न फ्रीक्वेंसी पर उच्च पीक पावर सतह के तापमान को तेज़ी से बढ़ाता है, जिससे सामग्री का वाष्पीकरण होता है जबकि सब्सट्रेट में न्यूनतम ऊष्मा संचरित होती है। जैसे-जैसे पल्स रिपिटिशन बढ़ती है, कम पीक पावर न्यूनतम वाष्पीकरण उत्पन्न करती है, लेकिन अधिक ऊष्मा संचरित करती है। मार्किंग कंट्रास्ट व गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले अतिरिक्त कारक निश्चित रूप से बीम वेलोसिटी व वेक्टर लाइन पृथक्करण दूरी हैं।

"ऑन-द-फ्लाई" लेज़र मार्किंग मोल्डेड व एक्सट्रूडेड उत्पादों, जैसे वायर/केबल, ट्यूब व पाइप पर की जाती है। पॉलीओलिफिन सिंथेटिक वाइन कॉर्क तथा लाइनरलेस बेवरेज क्लोज़र पर अंडरकैप प्रोमोशन के लिए मार्किंग गति अल्फ़ान्यूमेरिक टेक्स्ट व ग्राफिक्स हेतु 2,000 पीस प्रति मिनट तक हो सकती है। मार्किंग गति अनेक वेरिएबल का एक फलन है, जिनमें पॉलिमर प्रकार, सब्सट्रेट रंग, लेज़र एडिटिव प्रकार व लोडिंग स्तर, केबल साइज़ (वज़न), लेज़र प्रकार व पावर, सॉफ़्टवेयर, अल्फ़ान्यूमेरिक कैरेक्टर की संख्या, टेक्स्ट हाइट, टेक्स्ट स्ट्रिंग की लंबाई, कैरेक्टर के बीच स्पेस, बारकोड/डेटा मैट्रिक्स, लोगो/ग्राफिक्स, सिंगल-स्ट्रोक या ट्रू-टाइप फिल्ड फॉन्ट, फिल दिशा तथा निरंतर या दोहराया जाने वाला टेक्स्ट शामिल हैं। सही ढंग से फॉर्मूलेटेड एडिटिव-कलरेंट का उपयोग यह सुनिश्चित करेगा कि मार्क सतह पर "पावर डेंसिटी" सीमित करने वाला कारक न बने। इसके बजाय, बीम-स्टीयर्ड गैल्वेनोमीटर अधिकतम गति पर कार्य करेंगे।

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

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