การมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์

การมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์ และสารเติมแต่งการมาร์กด้วยเลเซอร์

การมาร์กชิ้นงานพลาสติกโดยตรงด้วยเลเซอร์อุตสาหกรรม

การมาร์กชิ้นงานพลาสติกด้วยเลเซอร์ การแกะสลัก และการกัดผิวด้วยเลเซอร์ โดยใช้สารให้สีและสารเติมแต่งไวต่อเลเซอร์ที่ผสมในคอมพาวด์พลาสติก ให้ความคมชัดเหนือกว่า คุณภาพดี ความเร็วมาร์กสูงขึ้น และต้นทุนต่ำลง สารเติมแต่งเลเซอร์มีประสิทธิภาพสูงกับพลาสติกหลายชนิด เช่น ABS อะซีทัล ไนลอน พอลิคาร์บอเนต PET/PETG พอลิเอทิลีน พอลิโพรพิลีน พอลิเอสเทอร์ PVC PPS พอลิยูรีเทน ยาง/อีลาสโตเมอร์ สไตรีน และอื่น ๆ กลไกการมาร์กประกอบด้วยการคาร์บอไนซ์ การเปลี่ยนแปลงเคมี การเปลี่ยนสี และการกัดเซาะ สำหรับความยาวคลื่น NIR 1060-1080nm เขียว 532nm และ UV 355nm

การมาร์กชิ้นงานพลาสติกด้วยเลเซอร์

กลไกการมาร์กด้วยเลเซอร์

SABREEN Group เป็นรายแรกที่พัฒนาสารเติมแต่งเลเซอร์เคมี "อัจฉริยะ" และผสานระบบอุปกรณ์เลเซอร์เพื่อมาร์กอิเล็กทรอนิกส์การบินอวกาศและกองทัพสหรัฐ/NASA ในปี 1992 ความเชี่ยวชาญของ SABREEN รับประกันความเป็นเลิศของกระบวนการมาร์กด้วยเลเซอร์ ด้วยประสบการณ์ตรงกว่า 45 ปีในสาขาสารเติมแต่งเลเซอร์ พอลิเมอร์และสารให้สี แหล่งเลเซอร์ การออกแบบ ผลิต และผสานระบบ การปฏิบัติตามกฎระเบียบ และกระบวนการฉีดขึ้นรูป

สารเติมแต่งการมาร์กด้วยเลเซอร์สำหรับพลาสติก

วิธีมาร์กพลาสติกไนลอนด้วยเลเซอร์

ไฟเบอร์เลเซอร์สำหรับมาร์กพลาสติก

การมาร์กพลาสติกผสมใยแก้วด้วยเลเซอร์

สารเติมแต่งเลเซอร์ยกระดับการมาร์ก

การมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์แบบอินไลน์

เทคโนโลยีการมาร์ก PPS ด้วยเลเซอร์

สารให้สีและสารเติมแต่งการมาร์กด้วยเลเซอร์

พลาสติกแต่ละชนิดมาร์กได้ไม่เหมือนกัน!

การมาร์กพลาสติกความคมชัดสูงขึ้นกับสารให้สี เม็ดสี/สีย้อม ความเข้มของสี สารกันขีดข่วน และบางครั้งสารเติมแต่งพิเศษที่ดูดกลืนพลังงานเลเซอร์อินฟราเรดเพื่อเหนี่ยวนำการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมีในพอลิเมอร์ สารให้สีและสารเติมแต่งจัดส่งในรูปมาสเตอร์แบตช์ เม็ดผสมสำเร็จ หรือผง เพื่อเติมระหว่างงานขึ้นรูปขั้นต้น การกระจายตัวของสารให้สีและวัสดุที่ปรับให้เหมาะกับเลเซอร์สำคัญยิ่งต่อผลมาร์กที่สม่ำเสมอ

การมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์ความคมชัดสูง

SABREEN ใช้คาร์บอนแบล็กและไทเทเนียมไดออกไซด์เฉพาะสำหรับเลเซอร์ ให้คุณภาพความคมชัดและรายละเอียดขอบเส้นเหนือกว่าสารประกอบให้สีทั่วไป พลาสติกที่มีคาร์บอนแบล็กหรือไทเทเนียมไดออกไซด์ชนิดและปริมาณไม่ถูกต้องให้ผลมาร์กด้อยและอ่านไม่ออก เรามีทางเลือกมากมายแทนออกไซด์ดีบุกเจือแอนติโมนีสำหรับงานที่ต้องการการรับรอง FDA และกฎระเบียบ

ผู้เชี่ยวชาญการมาร์กด้วยเลเซอร์อุตสาหกรรม

โซลูชันครบวงจรจากแหล่งเดียวสำหรับการมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์ — จากวัสดุศาสตร์ถึงการผสานระบบสั่งทำ

บริการทางเทคนิค

• สูตรและคอมพาวด์เทียบสีเลเซอร์สั่งทำ การปฏิบัติตามกฎระเบียบ ตัวอย่างต้นแบบ มาสเตอร์แบตช์ วัสดุคอมพาวด์สำเร็จ (พรีคัลเลอร์) ลามิเนตเลเซอร์
• การออกแบบระบบอุปกรณ์เลเซอร์ การผสานระบบครบวงจรและฝึกอบรม ระบบตรวจสอบด้วยภาพ HMI สั่งทำ เอกสารกระบวนการ
• การแก้ปัญหาถึงสถานที่ (ทุกที่ทั่วโลก) การวิเคราะห์กระบวนการเลเซอร์และการปรับระบบให้เหมาะสม อาร์ตเวิร์กเวกเตอร์สั่งทำ
• การรับรองความปลอดภัยเลเซอร์ งานครบชุดรวมการออกแบบและตู้ครอบ CDRH Class 1 เจ้าหน้าที่ความปลอดภัยเลเซอร์ (LSO) สำหรับการตรวจสอบภายใน
• การฉีดขึ้นรูปพลาสติกและการวิเคราะห์เชิงวิเคราะห์ โมลด์โฟลว์ การกระจายตัวของสารเติมแต่ง-สารให้สี
• บริการรับจ้างมาร์ก

กลไกการมาร์กด้วยเลเซอร์

สำหรับการมาร์กพลาสติก กลไกคือฉายรังสีพลังงานสูง เช่น เลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียม ใส่พอลิเมอร์ พลังงานรังสีถูกดูดกลืนเฉพาะจุดแล้วแปลงเป็นความร้อน ซึ่งเหนี่ยวนำปฏิกิริยาในเนื้อพอลิเมอร์เป้าหมาย การมาร์กในย่านอินฟราเรดใกล้มีปฏิกิริยาพื้นผิวสามแบบ: 1) การคาร์บอไนซ์หรือไหม้เกรียม 2) การเปลี่ยนแปลงเคมีแบบเกิดฟอง และ 3) การเปลี่ยนสีจากการสลายตัว ปฏิกิริยาทั้งหมดทำได้ด้วยเลเซอร์เครื่องเดียวโดยเปลี่ยนการตั้งค่า (กำลัง อัตราการซ้ำพัลส์ ความเร็วมาร์ก) ในซอฟต์แวร์มาร์ก เลเซอร์ CO2 คลื่นต่อเนื่อง (CW) ทำงานที่ 10.6 ไมครอน (อินฟราเรดไกล) มีกำลังพีกต่ำ จึงมาร์กความคมชัดสูงบนพลาสติกไม่ได้

โซลูชันการมาร์กด้วยเลเซอร์

โซลูชันการมาร์กด้วยเลเซอร์อุตสาหกรรม พลาสติกและสารให้สี สารเติมแต่งเลเซอร์ การฉีดขึ้นรูป เลเซอร์และระบบแสง การผสานระบบ

สารเติมแต่งเลเซอร์และสารให้สี

สารเติมแต่งเลเซอร์ประหยัดต้นทุน ให้ความคมชัดมาร์กเหนือกว่าและเร็วขึ้น

เทคโนโลยีใหม่

สารเติมแต่งสูตรเดียวให้ความคมชัดมาร์กดำสนิทและขาวทึบในรอบเดียวกัน ทางออกในอุดมคติสำหรับแทนฉลากและการพิมพ์หมึกบนขวดพลาสติกและผลิตภัณฑ์ขึ้นรูป สอดคล้อง FDA

การใช้งานการมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์

ก้านโยกภายในยานยนต์

บัตรพนักงานอัจฉริยะ RFID ระดับรางวัล

ช่องเติมน้ำมันไร้ฝาของยานยนต์

ท่อการแพทย์ ตรงตาม FDA สำหรับหัตถการรุกล้ำ การมาร์กแบบ on-the-fly แทนการพิมพ์หมึก

ความคมชัดมาร์กดำสนิท (Jet Black) สารเติมแต่งใหม่ผ่าน FDA ไม่มีโลหะหนักแอนติโมนี-ดีบุกออกไซด์/ไตรออกไซด์ เหมาะอย่างยิ่งกับงานสัตว์

การมาร์กแบบ on-the-fly บนฝาเครื่องดื่มไร้แผ่นรอง สารเติมแต่งผ่าน FDA ความเร็ว 2,000 ฝาต่อนาที HDPE, PE, พอลิโพรพิลีน และอื่น ๆ

การมาร์กพลาสติกด้วยไฟเบอร์เลเซอร์อุตสาหกรรม

เลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียม ทั้ง MOPA และพัลส์คงที่ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับมาร์กและแกะสลักพลาสติก หน้าที่ของเลเซอร์มาร์กคือฉายรังสีพลังงานสูงเฉพาะจุด (เลเซอร์) ใส่ผิวชิ้นงาน (พอลิเมอร์) พลังงานถูกดูดกลืนแล้วแปลงเป็นความร้อน ซึ่งเหนี่ยวนำปฏิกิริยา "เคมีความร้อน" ในวัสดุ ค่าความเข้มรังสีและฟลูเอนซ์ของเลเซอร์คือพารามิเตอร์หลักของการมาร์กพลาสติก ความเข้มขึ้นกับความถี่พัลส์ กำลังเลเซอร์ ขนาดจุดโฟกัส และความยาวพัลส์ ฟลูเอนซ์ขึ้นกับความเข้มลำแสง ความเร็วสแกนเนอร์ การซ้อนทับพัลส์ และเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงโฟกัส พารามิเตอร์ทั้งสองต้องสมดุลอย่างพิถีพิถันตามชนิดพลาสติกเพื่อคุณภาพที่ดีที่สุด

ทั้งหมด

ABS

อะซีทัล (POM)

ไนลอน

พอลิคาร์บอเนต

พอลิฟีนิลีนซัลไฟด์

ศัพท์การมาร์กด้วยเลเซอร์

"การมาร์กด้วยเลเซอร์" บนพลาสติกคือกระบวนการดิจิทัลแบบไม่สัมผัส ถ่ายทอดข้อมูลถาวรลงบนผิววัสดุเป้าหมายโดยแทรกซึมเนื้อวัสดุน้อยที่สุด ข้อมูลมักเป็นตัวอักษรผสมตัวเลข สัญลักษณ์ กราฟิก โลโก้ แผนภาพ บาร์โค้ด รหัสระบบตรวจสอบด้วยภาพ ฯลฯ เลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียมนำลำแสงด้วยกระจก (และรุ่นก่อนอย่าง Nd:YAG ทั้งอาร์กแลมป์และปั๊มไดโอด) ทำงานที่ 1060-1080nm (อินฟราเรดใกล้) มีสมบัติท่อนำคลื่นเหมาะกับความยาวคลื่นและสมรรถนะกำลัง (พีกและเฉลี่ย) ของตน ระบบออปติกเคลื่อนที่เป็นอีกวิธีมาร์กชิ้นงาน สีเฉพาะของวัสดุพอลิเมอร์บางชนิดยังมาร์กได้ด้วยความยาวคลื่นสั้นลง 532nm (ทวีคูณความถี่) และ UV 355nm

กลไกพื้นฐานของการมาร์กด้วยลำแสงนำทางที่ความยาวคลื่น 1060-1080nm คือฉายรังสีพลังงานสูงใส่พอลิเมอร์ พลังงานรังสีถูกวัสดุดูดกลืนเฉพาะจุดแล้วแปลงเป็นพลังงานความร้อน ความร้อนเหนี่ยวนำปฏิกิริยาในเนื้อวัสดุ ในย่านอินฟราเรดใกล้เกิดปฏิกิริยาได้หลายแบบ ทั้งการไหม้เกรียม การกัดเซาะ และการเปลี่ยนแปลงเคมี ตามผลความคมชัดที่ต้องการ สามารถเลือกเคมีและพารามิเตอร์ระบบเลเซอร์ที่แตกต่างกันมากเพื่อให้ได้ชนิดปฏิกิริยาที่ต้องการ

การคาร์บอไนซ์หรือการไหม้เกรียมเกิดเมื่อพลังงานที่ดูดกลืนยกอุณหภูมิเฉพาะจุดของวัสดุรอบจุดดูดกลืนสูงพอให้พอลิเมอร์สลายตัวด้วยความร้อน หากมีออกซิเจนพอลิเมอร์จะไหม้ แต่ในชิ้นงานที่ออกซิเจนจำกัด พอลิเมอร์จะไหม้เกรียมเป็นรอยดำ ความดำของรอยขึ้นกับพลังงานที่ดูดกลืนและเส้นทางการสลายตัวทางความร้อนของวัสดุ

ตัวอย่าง — ปุ่มคีย์บอร์ดคอมพิวเตอร์ ABS

การกัดผิวพลาสติกด้วยเลเซอร์ (หรือ "ablation") คือกระบวนการดิจิทัลไม่สัมผัสที่ลำแสงเลเซอร์เอาวัสดุออกจากผิวด้วยการระเหยหรือหลอม โดยแทรกซึมน้อยที่สุด ความลึกของการกัดผิวมักไม่เกิน 0.001 นิ้ว ตัวอย่าง: ปุ่มยานยนต์กลางวัน/กลางคืน

งานกลางวัน/กลางคืนคือการลอกชั้นวัสดุออกเพื่อเผยชั้นสีที่ต้องการ ตัวอย่างแสดงชั้นฐานสีขาวที่ถูกทับด้วยชั้นสีดำหนึ่งชั้นขึ้นไป พอลิเมอร์ฐานมักเป็นพอลิคาร์บอเนตใสหรือ ABS ซึ่งเป็นพอลิเมอร์อสัณฐานทั้งคู่เพื่อส่งผ่านแสง (พื้นหลัง) จาก LED รอยที่ลึกลงในเนื้อวัสดุถือเป็น "การแกะสลัก" ไม่ใช่แค่การกัดผิว

การแกะสลักด้วยเลเซอร์ลึกกว่าการกัดผิวและการมาร์ก เลเซอร์ CO2 คลื่นต่อเนื่องที่ความยาวคลื่น 10.6 ไมครอนมักใช้แกะสลักพอลิเมอร์แบบไร้สีโดยตรง อีกการใช้งานคือการแกะสลักหลายชั้นของชั้นสีที่เลือก (สีแกนและสีผิว) เช่น ป้ายชื่อ ฉลาก และป้ายสัญลักษณ์

ความหนาแน่นกำลังเป็นฟังก์ชันของขนาดจุดโฟกัสเลเซอร์ (กำลังเลเซอร์ต่อหน่วยพื้นที่ watts/cm2) ต่างจากกำลังขาออกดิบของเลเซอร์ ขนาดจุดโฟกัสของเลนส์ระยะโฟกัสและความยาวคลื่นหนึ่ง ๆ ขึ้นกับมุมบานของลำแสง ซึ่งควบคุมโดยการตั้งค่าเลเซอร์ ขนาดรูเลือกโหมด และกำลังขยายของตัวขยายลำแสง

อัตราการซ้ำพัลส์ (ผ่าน Q-switch อะคูสโตออปติก) และความหนาแน่นกำลังพีกคือพารามิเตอร์สำคัญในการก่อรอยและได้ความคมชัดกับความเร็วที่เหมาะสมที่สุด กำลังพีกสูงที่ความถี่ต่ำเพิ่มอุณหภูมิผิวอย่างรวดเร็ว ระเหยวัสดุโดยส่งความร้อนเข้าวัสดุน้อยที่สุด เมื่ออัตราการซ้ำพัลส์สูงขึ้น กำลังพีกต่ำลงระเหยน้อยแต่สร้างความร้อนมากขึ้น ความเร็วลำแสง (ความเร็วของลำแสงบนผิวงาน) ก็สำคัญยิ่ง

สารเติมแต่งเลเซอร์เพิ่มระดับความคมชัด และเข้มข้นขึ้นอีกได้ด้วยการเปลี่ยนพารามิเตอร์การตั้งค่าเลเซอร์ พอลิเมอร์มีลักษณะเฉพาะตัวที่ให้ความคมชัดมาร์ก "สีเข้ม" หรือ "สีอ่อน" สารประกอบให้สีบางชนิดที่มีไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) และคาร์บอนแบล็กปริมาณต่ำก็ดูดกลืนแสงเลเซอร์ได้ และบางกรณีช่วยเพิ่มความคมชัด พอลิเมอร์แต่ละเกรดแม้ในตระกูลเดียวกันอาจให้ผลต่างกัน สูตรสารเติมแต่งต้องไม่เป็นพิษและไม่กระทบรูปลักษณ์หรือสมบัติกายภาพและการทำงานของผลิตภัณฑ์

เทียบกับการพิมพ์หมึก (พิมพ์แพด/สกรีนและอิงก์เจ็ท) สารเติมแต่งเลเซอร์ประหยัดต้นทุนและมาร์กเร็วขึ้น 15% (หรือกว่า) เทียบกับสูตรวัสดุที่ไม่ปรับให้เหมาะสม สารเติมแต่งมีทั้งรูปเม็ดและผง แบบเม็ดผสมกับเรซินได้โดยตรง แบบผงแปลงเป็นมาสเตอร์แบตช์ ส่วนใหญ่กระจายตัวในพอลิเมอร์ง่าย ระดับความเข้มข้นโดยน้ำหนัก (ในชิ้นงานสุดท้าย) อยู่ระหว่าง 0.01% ถึง 4.0% ตามชนิดสารเติมแต่งและพอลิเมอร์

ทั้งแบบเม็ดและผงผสมเข้าวัสดุสีคอมพาวด์สำเร็จหรือหัวเชื้อสีได้ การเลือกสารเติมแต่งขึ้นกับองค์ประกอบพอลิเมอร์ สีวัสดุ สีความคมชัดที่ต้องการ และข้อกำหนดการรับรองปลายทาง สารบางชนิดมีส่วนผสมออกไซด์ดีบุกเจือแอนติโมนีกับแอนติโมนีไตรออกไซด์ ซึ่งอาจให้โทน "อมเทา" แก่ความทึบของวัสดุธรรมชาติ (ไม่ย้อมสี) สารอื่นอาจมีอนุภาคอะลูมิเนียม ออกไซด์โลหะผสม และสารประกอบเฉพาะ

จากนั้นปรับสีด้วยเม็ดสีและสีย้อมให้ได้การเทียบสีสุดท้าย ในรูปแบบที่จำหน่ายเชิงพาณิชย์ สารเติมแต่งเฉพาะบางชนิด (ใช้กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ด้วย) ได้รับการรับรอง FDA สำหรับการสัมผัสอาหารและบรรจุภัณฑ์อาหารภายใต้เงื่อนไข A-H ของ 21 CFR 178.3297 สารให้สีสำหรับพอลิเมอร์ สหภาพยุโรปก็มีถ้อยแถลงการปฏิบัติตามที่คล้ายกัน เงื่อนไขการรับรองจำเพาะต่อชนิดพอลิเมอร์ เกณฑ์ระดับการเติม และการสัมผัสทางตรงหรือทางอ้อม การตรวจรับรองเพิ่มเติมของสารผ่าน FDA ที่ผสมใน "ชิ้นงานสุดท้าย" สามารถบรรลุความเข้ากันได้ทางชีวภาพของเครื่องมือแพทย์ (อ้างอิงมาตรฐานสากล ISO-10993)

การเพิ่มความเร็วการมาร์ก

เวลามาร์กชิ้นงานขึ้นกับวัสดุพอลิเมอร์ จำนวนเส้นเวกเตอร์ และความเร็วที่ลำแสง/หัวสแกนกัลวานอมิเตอร์ลากเส้นทั้งหมด ซอฟต์แวร์เลเซอร์และชนิดการเติมเวกเตอร์ (ทางเดียว สองทาง หรือฟันปลา) ก็มีผลต่อเวลามาร์ก

การศึกษาอิสระใหม่แสดงว่าการเติมสูตรสารเติมแต่งเลเซอร์ที่ความเข้มข้นต่ำมาก โดยทั่วไป 0.01% ถึง 2.0% ช่วยเพิ่มความเร็วมาร์กอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ

รูปทางขวาแสดงกราฟการวิเคราะห์เชิงความร้อนโดยน้ำหนัก (TGA) ของพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงสองชนิด พอลิเมอร์ทั้งสองมีอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนต่างกัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างรอยมาร์ก พอลิเมอร์อุณหภูมิสูงกว่าต้องใช้พลังงานเลเซอร์มากกว่า ความเร็วมาร์กต่ำกว่า หรือสารดูดกลืนมากกว่า เพื่อให้ได้รูปลักษณ์รอยเดียวกัน

การวิเคราะห์ TGA จากอุณหภูมิห้องถึง 1000°C ของตัวอย่าง HDPE สองชนิด แสดงความต่างของอุณหภูมิการสลายตัว HDPE B มาร์กง่ายและเร็วกว่า HDPE A

งานขึ้นรูปขั้นต้น

หลังจบวัสดุศาสตร์ "ปรับให้เหมาะกับเลเซอร์" (รวมการกำหนดความคมชัด สีโครมา และพารามิเตอร์เลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุด) ขั้นต่อไปคือทดลองขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ผลิตจริงที่อัตราส่วนผสมที่ถูกต้อง ขั้นนี้สำคัญยิ่งต่อการกระจายตัวสม่ำเสมอของเมทริกซ์สีที่ปรับให้เหมาะกับเลเซอร์ หลังขึ้นรูป นำชิ้นงานจริงมามาร์กเพื่อยืนยันผลเดิม

เทคนิคหนึ่งคือโปรแกรมเลเซอร์นำลำแสงให้มาร์ก (สแกน) ต่อเนื่องทั่วผิวผลิตภัณฑ์ รูปทางซ้าย (ซ้ายไปขวา): ปากกาฉีดขึ้นรูปมาร์กเลเซอร์สีทองบนดำ (ซ้าย) สองภาพกลางแสดงการกระจายสีไม่ดี และขวาสุดแสดงการกระจายสม่ำเสมอดีเยี่ยม

ข้อพิจารณาการแปรรูป

ระหว่างเคมีการเติมสาร/เทียบสี ไม่แปลกที่ผลิตภัณฑ์สำเร็จมีสารเติมแต่งเลเซอร์น้อยกว่าปริมาณคำนวณ ปัญหานี้แทบทั้งหมดเกี่ยวกับการกระจายไม่สม่ำเสมอระหว่างอัดรีดหรือขึ้นรูป การปรับเครื่องขึ้นรูปง่าย ๆ เช่น เพิ่มแรงดันย้อนกลับและความเร็วหมุนสกรู แก้ปัญหาส่วนใหญ่ได้ การกระจายตัวสม่ำเสมอของสารเติมแต่งทั่วทุกชิ้นงานสำคัญยิ่งต่อสมรรถนะมาร์กสูงสุด สำหรับงานอัดรีด ฉีดขึ้นรูป และเทอร์โมฟอร์ม วัสดุคอมพาวด์สีสำเร็จให้ความสม่ำเสมอดีกว่าหัวเชื้อสี ควรเลี่ยงการผสมมือ โมลด์โฟลว์และชนิด/ตำแหน่งเกตเป็นปัจจัยสำคัญ

เลเซอร์ไม่ได้เท่าเทียมกันทุกตัว! ชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ผู้ผลิตใส่ในระบบสร้างความต่างอย่างมากในคุณภาพ ความเร็ว และความอเนกประสงค์ของการมาร์ก เมื่อจัดหาระบบเลเซอร์ พึงจำว่าไม่มีทางออกสากลเพียงหนึ่งเดียว แต่ละงานมีเอกลักษณ์ตามองค์ประกอบและสีของวัสดุพลาสติก คุณภาพมาร์ก ความเร็ว ประสิทธิภาพเลเซอร์ ความคมชัด (เข้มบนอ่อน อ่อนบนเข้ม หรือสี) และต้นทุนระบบรวม

โหมดเอาต์พุตคุณภาพลำแสงหมายถึงการกระจายพลังงานในลำแสงเลเซอร์ และสำคัญยิ่งต่อสมรรถนะมาร์ก ผู้ผลิตส่งมอบเลเซอร์ได้ทั้งแบบมัลติโหมด (MM), TEM00 (โหมดแม่เหล็กไฟฟ้าตามขวาง) หรือระหว่างนั้น รวมถึงโหมดอันดับต่ำ (LOM) โหมดเหล่านี้เกี่ยวข้องกับมุมบานลำแสงและการกระจายกำลังตามเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสง

ลำแสง TEM00 โฟกัสได้เล็กสุดเท่าที่ชุดโฟกัสยอมให้ และการกระจายพลังงานเข้มสุดที่กึ่งกลางแล้วลดหลั่นสม่ำเสมอสู่ขอบ เอาต์พุต TEM00 ให้คุณภาพลำแสงสูงสุด มัลติโหมด (MM) ให้คุณภาพต่ำสุด ดูรูปด้านล่าง เลเซอร์โหมดอันดับต่ำและ TEM00 เหมาะเป็นพิเศษกับการมาร์กเวกเตอร์ความเร็วสูงของตัวอักษรลายเส้นเดี่ยว ฟอนต์ TrueType แบบเติมเต็ม และกราฟิกซับซ้อน เพราะโฟกัสเป็นจุดเล็กความหนาแน่นกำลังสูงมากได้ ให้เส้นแคบขอบคมที่ลากได้เร็ว งานพลาสติกส่วนใหญ่เหมาะสุดกับลำแสงใกล้ TEM00 หรือ TEM00

เครื่องมาร์ก Nd:YAG นำลำแสง (แหล่งกำเนิดอาร์กแลมป์และไดโอด) ใช้กระจกติดบนกัลวานอมิเตอร์ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง นำลำแสงกวาดผิวที่จะมาร์ก เหมือนเขียนดินสอบนกระดาษ

กัลวานอมิเตอร์แต่ละตัว หนึ่งแกน Y หนึ่งแกน X ให้การเคลื่อนลำแสงในสนามมาร์ก ชุดเลนส์แฟลตฟิลด์โฟกัสแสงเลเซอร์ให้ความหนาแน่นกำลังสูงบนผิววัสดุ รูปขวาแสดงระบบส่งลำแสงเชิงแสงด้วยกัลวานอมิเตอร์ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์

โดยพื้นฐาน ไฟเบอร์เลเซอร์ต่างจากเลเซอร์มาร์กโซลิดสเตตอื่น: ตัวกลางแอ็กทีฟที่สร้างลำแสงกระจายในสายใยแก้วนำแสงเฉพาะทาง ต่างจากเลเซอร์ส่งผ่านไฟเบอร์ เส้นทางลำแสงทั้งหมดอยู่ในสายใยแก้วจนถึงชุดออปติกส่งลำแสง

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเลเซอร์เป็นกลไกสำคัญของการพัฒนาสารเติมแต่งเลเซอร์รุ่นใหม่ล่าสุดที่ผ่าน FDA การกำเนิดของเลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียมนาโนวินาทีเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าสำคัญที่สุดของการมาร์ก เชื่อม และตัด โดยพื้นฐาน ไฟเบอร์เลเซอร์ต่างจากเลเซอร์มาร์กโซลิดสเตตอื่น: ตัวกลางแอ็กทีฟที่สร้างลำแสงกระจายในสายใยแก้วเฉพาะทาง ต่างจากเลเซอร์ส่งผ่านไฟเบอร์ เส้นทางลำแสงทั้งหมดอยู่ในสายใยแก้วจนถึงชุดออปติกส่งลำแสง

ไฟเบอร์เลเซอร์ให้คุณภาพลำแสงและความสว่างเหนือกว่า Nd:YAG หนึ่งในมาตรวัดคุณภาพลำแสงคือ M2 ค่า M2 ยิ่งเล็ก คุณภาพยิ่งดี โดย M2 = 1 คือลำแสงเกาส์เซียนอุดมคติ เลเซอร์คุณภาพลำแสงเหนือกว่าโฟกัสเป็นจุดเล็กได้ นำสู่ความหนาแน่นพลังงานสูง ไฟเบอร์เลเซอร์พัลส์คงที่และแปรผัน (MOPA) พลังงานพัลส์ถึง 1 mJ ความหนาแน่นกำลังสูง มาร์กพอลิเมอร์ที่เคยยากได้หลายชนิด เลเซอร์วานาเดตก็มีค่า M2 เล็กและพัลส์สั้นกว่าไฟเบอร์คงที่และ YAG ระยะพัลส์มีผลต่อระดับความร้อนและการคาร์บอไนซ์ในวัสดุ พัลส์ที่สั้น (กว่า) เป็นข้อได้เปรียบกับงานพอลิเมอร์ที่บอบบาง

IPG Photonics ผู้พัฒนาและผลิตไฟเบอร์เลเซอร์สมรรถนะสูงชั้นนำ มีทั้งเลเซอร์พัลส์คงที่ (บางครั้งเรียก "Q-switch") และพัลส์สั้นแปรผัน (MOPA) การพัฒนางานมีความจำเพาะสูง การเลือกชนิดเลเซอร์ที่จะผสานถูกกำหนดโดยลักษณะเอาต์พุตของเลเซอร์ที่ทำงานกับวัสดุพอลิเมอร์ที่ปรับให้เหมาะสม อ้างอิงกราฟด้านล่าง แสดงรูปพัลส์เชิงเวลาของเลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียมพัลส์คงที่และแปรผัน (MOPA) — IPG Photonics

ภาพ 1: รูปพัลส์เชิงเวลาเลเซอร์พัลส์คงที่ IPG ที่ความยาวพัลส์ 100 ns

เมื่อตั้งค่าไฟเบอร์เลเซอร์พัลส์คงที่สำหรับมาร์ก ต้องตั้งค่าอินพุตสองอย่าง

1) อัตราการซ้ำพัลส์ (มักเรียกความถี่พัลส์)

2) กำลังปั๊มเป็นเปอร์เซ็นต์ (100% หมายถึงอินพุตไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้ของไดโอดปั๊ม)

ภาพ 2: รูปพัลส์เชิงเวลาเลเซอร์ MOPA ของ IPG ที่ความยาวพัลส์ 4 ns

เมื่อตั้งค่า MOPA ไฟเบอร์เลเซอร์พัลส์สั้นแปรผัน ต้องตั้งค่าอินพุตสามอย่าง

1) ระยะเวลาพัลส์ (มักเรียกความยาวพัลส์)

2) อัตราการซ้ำพัลส์ (ความถี่พัลส์)

3) กำลังปั๊มเป็นเปอร์เซ็นต์ (100% หมายถึงอินพุตไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้ของไดโอดปั๊ม)

สำหรับกราฟทั้งสองในหน้าก่อน ชุดค่าอินพุตพารามิเตอร์เฉพาะควบคุมสมบัติเอาต์พุตของลำแสง ได้แก่ พลังงานพัลส์ กำลังพีก (ยอดชั่วขณะสูงสุดของพลังงานพัลส์ J/ระยะพัลส์) และกำลังเฉลี่ย (กำลังเฉลี่ยเป็นวัตต์ = พลังงานพัลส์เป็นจูล × อัตราการซ้ำพัลส์เป็น Hz)

อัตราการซ้ำพัลส์และความหนาแน่นกำลังพีกคือพารามิเตอร์สำคัญของการก่อรอยและความคมชัดกับความเร็วที่เหมาะสมที่สุด เส้นโค้งกำลังต่ออัตราการซ้ำพัลส์แปรผกผันกัน กำลังพีกสูงที่ความถี่ต่ำเพิ่มอุณหภูมิผิวเร็ว ระเหยวัสดุโดยส่งความร้อนน้อยที่สุด เมื่อการซ้ำพัลส์เพิ่ม กำลังพีกต่ำลงระเหยน้อยแต่ส่งความร้อนมากขึ้น ปัจจัยเสริมที่มีผลต่อความคมชัดและคุณภาพแน่นอนว่ารวมถึงความเร็วลำแสงและระยะห่างเส้นเวกเตอร์

การมาร์ก "on-the-fly" ทำบนผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปและอัดรีด เช่น สายไฟ/เคเบิล ท่อและท่อส่ง ความเร็วมาร์กของจุกไวน์สังเคราะห์พอลิโอเลฟินและโปรโมชันใต้ฝาเครื่องดื่มไร้แผ่นรอง ทำได้ถึง 2,000 ชิ้นต่อนาทีสำหรับตัวอักษรและกราฟิก ความเร็วขึ้นกับตัวแปรมากมาย: ชนิดพอลิเมอร์ สีวัสดุ ชนิดและระดับสารเติมแต่ง ขนาดเคเบิล (น้ำหนัก) ชนิดและกำลังเลเซอร์ ซอฟต์แวร์ จำนวนตัวอักษร ความสูงข้อความ ความยาวสตริง ระยะห่างอักขระ บาร์โค้ด/ดาต้าเมทริกซ์ โลโก้/กราฟิก ฟอนต์ลายเส้นเดี่ยวหรือ TrueType เติมเต็ม ทิศทางเติม และข้อความต่อเนื่องหรือซ้ำ การใช้สารเติมแต่ง-สารให้สีสูตรถูกต้องรับประกันว่า "ความหนาแน่นกำลัง" ที่ผิวมาร์กไม่ใช่ข้อจำกัด กัลวานอมิเตอร์นำลำแสงจะทำงานที่ความเร็วสูงสุด

เนื่องจากปัจจัยที่มีผลต่อความสามารถมาร์กผลิตแบบ on-the-fly ซับซ้อน ทุกงานต้องตรวจสอบอย่างแม่นยำ แทบไม่มีกฎที่ประมาณการได้ อย่างไรก็ดี เพื่ออ้างอิงทั่วไป พิจารณาตัวอย่างพอลิเมอร์ไนลอนนี้: เลเซอร์ไฟเบอร์ 50 วัตต์ เลนส์แฟลตฟิลด์ 254mm ตัวอักษร 100 ตัว สูง 2mm เป็นสตริงซ้ำยาว 14.68 นิ้ว เวลามาร์ก 0.232 วินาที ความเร็วคำนวณได้ราว 315 ฟุตเชิงเส้นต่อนาที

---