紋理與霧面模製表面的雷射打標

紋理與霧面模製表面的雷射打標

重點摘要

• 紋理會散射光線，因此相同的標記在皮紋表面上的對比度，會低於在亮面上。
• 模具表面處理是打標變數，卻很少被記錄為變數。
• 量測幾何條件在此比其他任何場合都更重要，讀數會隨角度而變。
• 請在量產模具的表面處理上驗證，切勿在拋光的測試平板上驗證。

多數雷射打標開發是在光滑的模製平板上進行，但多數量產零件並不光滑：汽車內裝、家電外殼、手持裝置與醫療外殼絕大多數採用皮紋、霧面或輕微紋理，因為紋理可遮蓋成型缺陷，並改善握持感與外觀。在亮面上驗證後便放行到皮紋零件上的參數，往往令人失望，而材料完全沒有改變。

紋理為何降低表觀對比度

雷射標記的對比度，是光線回到人眼或讀碼器方式的差異。亮面以鏡面反射，光線以可預測的方向到達與離開，因此吸光的碳化標記在其上顯得清晰突出。

紋理表面則向各方向漫散射光線。未標記的區域本身回射光線的方式已與標記相近，因此兩者之間的差異縮小。隨之產生三個結果：

• 即使標記本身在化學上完全相同，量測到的對比度仍會下降。
• 標記較不受角度影響，這有時是優點，因為皮紋表面從不同視角看起來更為一致。
• 精細特徵失去清晰度，因為在小型代碼上，紋理深度佔特徵尺寸的比例相當大。

不同表面處理的表現

平滑墊片解決方案

對於在皮紋表面上無法分級合格的代碼，最可靠的解決方法根本不是雷射參數，而是在模具的標記位置設計一個小型拋光或輕微紋理的墊片，通常是比代碼大幾公釐的淺凸起或凹陷小區塊。

這不增加任何循環時間，在多數設計中看不出來，並能將不可靠的打標作業變成例行作業。不過必須在模具設計階段就達成共識，這意味著在模具加工前就必須知道打標需求，而這往往是真正的障礙，因為打標通常是在模具已定案後才被指定。

在紋理上指定與量測標記

• 在打標規格中記錄模具表面處理。紋理代號與樹脂、顏色同樣是打標條件的一部分，卻幾乎從未被記錄。
• 在量產模具的表面處理上驗證。拋光平板會高估可達到的對比度，有時差距相當大。
• 在檢測方法中固定照明幾何與角度。紋理使讀數與角度相關，因此供應商與客戶以不同設定量測同一零件時，出現合理的差異是正常的。
• 以紋理樣品設定對比度公差，而非採用在亮面上得出的通用 ΔL* 數值。
• 在紋理表面上依 ISO/IEC 15415 對機器可讀代碼分級，並使產線讀碼器的照明與驗證時的設定一致。
• 先增大單元尺寸，再考慮增加能量。在紋理表面上提高功率會擴大熱影響區並使單元邊緣模糊，通常會降低而非提高等級。

當紋理本身就是標記

紋理不只是障礙。雷射蝕刻的原理是刻意改變表面質感而非顏色，因此在無法或不希望變色的零件上，是自然的選擇：

• 以霧面標示亮面。在高亮面模製件上，局部蝕刻出的霧面區域清晰可辨，完全不需要著色劑，對於不易有效碳化的透明與淺色零件相當有用。
• 以亮面標示霧面。在某些材料上，反向做法同樣可行，局部熔融會使皮紋表面變得更光滑亮澤。
• 功能性紋理。防眩光面板、觸覺指示與握持區，都是為功能而非可讀性所施加的紋理。

兩種做法都要依靠光照才能看見，這正是上文所述的敏感性。若以紋理製作的標記必須由機器讀取，就必須連同照明幾何一併設計，而不是想當然耳。

延伸閱讀

• 雷射色彩匹配
• 雷射蝕刻
• 以雷射製作 QR 與 Data Matrix 碼
• 雷射打標中的發泡
• 影響標記品質的製程參數
• 塑膠雷射打標解決方案

需要協助嗎？

The Sabreen Group 為紋理與皮紋模製件的打標開發及代碼分級提供獨立的工程支援。我們的工程服務團隊與製造商合作，協助製程開發、材料驗證與生產問題排除。歡迎聯絡我們，討論您的應用。

常見問題

為什麼同樣的標記在紋理零件上看起來比在平板上弱？

因為紋理使光線漫散射，未標記的表面回射光線的方式與標記相近，兩者之間的差異因而縮小。標記本身在化學上完全相同，改變的是其周圍表面的反射方式。這就是為什麼在拋光平板上驗證，會高估皮紋量產零件所能達到的對比度。

應該提高功率來補償紋理嗎？

不應該。更多能量會擴大熱影響區並使特徵邊緣模糊，通常會降低而非提高代碼等級。請改為增大代碼單元尺寸，或將代碼移到平滑墊片上。若深色標記處於邊緣狀態，值得測試淺色發泡標記，因為泡沫散射強烈，在紋理上可能比碳化標記更易辨讀。

什麼是平滑墊片，何時該使用？

這是在模具的標記位置設計的小型拋光或輕微紋理區塊，比代碼大幾公釐。它能將粗皮紋上不可靠的打標作業變成例行作業，且不增加循環時間，通常也看不出來。限制在於必須在模具加工前達成共識，這意味著在模具設計階段就必須知道打標需求。

為什麼供應商與客戶在紋理零件上得到的對比度讀數不同？

照明幾何不同。紋理使對比度讀數與角度高度相關，因此兩台設定不同的儀器，從同一零件得出不同數值是合理的。在商定公差之前，先在檢測方法中固定照明角度、光圈與幾何條件，並使產線讀碼器採用相同設定。

模具表面處理是否應列入打標規格？

應該，而且幾乎總是被遺漏。紋理代號與樹脂等級和顏色同樣是打標條件的一部分，因為它會大幅改變可達到的對比度。只註明樹脂與顏色而未註明表面處理的規格，遺漏了決定標記能否合格的三個變數之一。

---