Marquage laser sur surfaces moulées texturées et mates

Marquage laser sur surfaces moulées texturées et mates

Points clés

• La texture diffuse la lumière : une même marque paraît donc moins contrastée sur une surface grainée que sur une surface brillante.
• La finition de l'outillage est une variable de marquage, et elle est rarement consignée comme telle.
• La géométrie de mesure compte ici plus que partout ailleurs : les lectures varient avec l'angle.
• Qualifiez sur la finition de l'outillage de production, jamais sur une plaque d'essai polie.

La plupart des développements de marquage laser sont réalisés sur des plaques moulées lisses. La plupart des pièces de production ne sont pas lisses : les habitacles automobiles, les boîtiers d'électroménager, les appareils portables et les enveloppes médicales sont en très grande majorité grainés, mats ou légèrement texturés, car la texture masque les défauts de moulage et améliore la prise en main et l'aspect. Une recette qualifiée sur surface brillante puis appliquée à une pièce grainée déçoit régulièrement, alors que le matériau n'a pas changé du tout.

Pourquoi la texture réduit le contraste apparent

Le contraste d'une marque laser est une différence dans la façon dont la lumière revient vers l'œil ou vers le lecteur. Une surface brillante réfléchit de manière spéculaire (la lumière arrive et repart dans une direction prévisible), de sorte qu'une marque carbonisée qui absorbe la lumière ressort nettement.

Une surface texturée diffuse la lumière dans toutes les directions. La zone non marquée renvoie déjà la lumière comme le fait la marque, de sorte que la différence entre elles se réduit. Trois conséquences en découlent :

• Le contraste mesuré diminue alors que la marque elle-même est chimiquement identique.
• La marque devient moins dépendante de l'angle, ce qui est parfois un avantage : une surface grainée se lit de façon plus constante depuis différentes directions d'observation.
• Les détails fins perdent en définition, car la profondeur de texture représente une fraction importante de la taille des éléments sur les petits codes.

Comportement des différentes finitions

La solution du plot lisse

La réponse la plus fiable à un code qui ne se classe pas sur une surface grainée n'est pas du tout un paramètre laser. C'est un petit plot poli ou légèrement texturé prévu dans l'outillage à l'emplacement de la marque, généralement un îlot peu profond en relief ou en creux, de quelques millimètres plus grand que le code.

Cela ne coûte rien en temps de cycle, est invisible dans la plupart des conceptions et transforme une opération de marquage peu fiable en opération de routine. Il doit toutefois être convenu dès la conception de l'outillage, ce qui suppose que l'exigence de marquage soit connue avant la gravure de l'outil, ce qui est fréquemment le véritable obstacle, puisque le marquage est souvent spécifié après l'engagement de l'outillage.

Spécifier et mesurer les marques sur texture

• Consignez la finition de l'outillage dans la spécification de marquage. Une désignation de texture fait autant partie des conditions de marquage que la résine et la couleur, et elle n'est presque jamais relevée.
• Qualifiez sur la finition de l'outillage de production. Une plaque polie surestimera le contraste atteignable, parfois nettement.
• Fixez la géométrie d'éclairage et l'angle dans la méthode d'inspection. La texture rend les lectures dépendantes de l'angle : fournisseur et client mesurant la même pièce avec des montages différents seront légitimement en désaccord.
• Fixez la tolérance de contraste à partir d'échantillons texturés, et non d'une valeur de ΔL* générique établie sur surface brillante.
• Évaluez la qualité des codes lisibles par machine selon l'ISO/IEC 15415 sur la surface texturée, et adaptez l'éclairage du lecteur de ligne au montage de qualification.
• Augmentez la taille des cellules avant d'augmenter l'énergie. Davantage de puissance sur une surface texturée élargit la zone affectée thermiquement et floute les bords des cellules, ce qui abaisse généralement la classe au lieu de l'élever.

Quand la texture est elle-même la marque

La texture n'est pas seulement un obstacle. La gravure chimique laser (etching) fonctionne en modifiant délibérément l'état de surface plutôt que la couleur, ce qui en fait le choix naturel sur les pièces où un changement de couleur est impossible ou indésirable :

• Marquer le brillant par du mat. Sur une pièce moulée très brillante, une zone mate gravée localement se lit clairement sans aucun colorant, ce qui est utile sur les pièces transparentes et de couleur claire qui ne carbonisent pas de façon exploitable.
• Marquer le mat par du brillant. L'inverse fonctionne aussi sur certains matériaux, où une fusion localisée lisse une surface grainée en une surface plus brillante.
• Texture fonctionnelle. Les panneaux antireflets, les indicateurs tactiles et les zones de préhension sont autant de textures appliquées dans un but précis plutôt que pour la lisibilité.

Les deux approches dépendent de l'éclairage pour être visibles, ce qui est exactement la sensibilité décrite plus haut. Lorsqu'une marque fondée sur la texture doit être lue par machine, la géométrie d'éclairage doit être conçue en même temps qu'elle plutôt que supposée.

Lectures complémentaires

• Assortiment de couleurs par laser
• Gravure chimique laser
• Codes QR et Data Matrix par laser
• Moussage dans le marquage laser
• Paramètres de procédé influençant la qualité de marquage
• Solutions de marquage laser des plastiques

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Questions fréquentes

Pourquoi la même marque paraît-elle plus faible sur une pièce texturée que sur une plaque ?

Parce que la texture diffuse la lumière : la surface non marquée renvoie la lumière à peu près comme la marque, et la différence entre elles se réduit. La marque elle-même est chimiquement identique ; ce qui a changé est la façon dont la surface qui l'entoure réfléchit. C'est pourquoi qualifier sur une plaque polie surestime le contraste atteignable sur une pièce de production grainée.

Dois-je augmenter la puissance pour compenser la texture ?

Non. Davantage d'énergie élargit la zone affectée thermiquement et floute les bords des éléments, ce qui abaisse généralement la classe d'un code au lieu de l'élever. Augmentez plutôt la taille des cellules du code, ou déplacez le code sur un plot lisse. Lorsqu'une marque sombre est limite, une marque claire moussée mérite d'être testée, car la mousse diffuse fortement et peut se lire mieux sur une texture qu'une marque carbonisée.

Qu'est-ce qu'un plot lisse et quand l'utiliser ?

Un petit îlot poli ou légèrement texturé prévu dans l'outillage à l'emplacement de la marque, de quelques millimètres plus grand que le code. Il transforme une opération de marquage peu fiable sur un grain grossier en opération de routine, sans coût de temps de cycle et généralement de façon invisible. La contrainte est qu'il doit être convenu avant la gravure de l'outil, ce qui suppose que l'exigence de marquage soit connue à la conception de l'outillage.

Pourquoi fournisseur et client obtiennent-ils des mesures de contraste différentes sur les pièces texturées ?

Une géométrie d'éclairage différente. La texture rend les mesures de contraste fortement dépendantes de l'angle : deux instruments réglés différemment produiront légitimement des valeurs différentes sur la même pièce. Fixez l'angle d'éclairage, l'ouverture et la géométrie dans la méthode d'inspection avant de convenir d'une tolérance, et alignez le lecteur de la ligne de production sur le même montage.

La finition de l'outillage doit-elle figurer dans une spécification de marquage ?

Oui, et elle est presque toujours omise. La désignation de la texture fait autant partie des conditions de marquage que le grade de résine et la couleur, car elle modifie sensiblement le contraste atteignable. Une spécification qui nomme la résine et la couleur mais pas la finition omet l'une des trois variables qui déterminent si la marque sera conforme.

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