لحام البلاستيك بالليزر

حلول متكاملة للحام البوليمرات وضمها بالليزر

يمكن تحقيق اللحام بالليزر لضم اللدائن الحرارية بطريقتي تسخين مختلفتين: التسخين السطحي والتسخين النافذ (عبر النفاذ). ويسمى التسخين النافذ أحياناً "اللحام بالليزر عبر النفاذ" (TTLW) أو "اللحام بالأشعة تحت الحمراء عبر النفاذ" (TTIr). اللحام بالليزر من أفضل العمليات لتحقيق لحامات محكمة الغلق مانعة لتسرب الغازات. يمكن إنجاز التسخين السطحي بتوسيع حزمة الليزر وتسخين سطحي القطعتين في آن واحد باستخدام مرايا، كما يمكن استخدام حزمة ليزر خطية أو نقطة ليزر مع مرآة ماسحة لمسح أسطح القطع وتسخينها بسرعة.

في التسخين الليزري النافذ، تكون إحدى القطعتين شفافة لليزر بينما تحتوي الثانية إضافة، مثل أسود الكربون، لامتصاص إشعاع الليزر وتحويله إلى حرارة. المواد ذات معدلات الامتصاص العالية مثالية للقطعة السفلية في اللحام النافذ لأنها تمتص معظم الطاقة عند السطح الفاصل للحام وتكوّن طبقة سطحية رقيقة ساخنة مثالية للحام. ويمكن لحام بعض اللدائن والأفلام الشفافة بصرياً بأطوال موجية أطول في نطاق 1500 إلى نحو 2000 نانومتر (2 ميكرون) لإحداث تسخين كتلي.

اعرفوا المزيد عن اختيار أسود الكربون للحام بالليزر

اختيار أسود الكربون

من أجل لحام وضم ناجحين عبر النفاذ

يستخدم اللحام بالليزر في طائفة واسعة من التطبيقات لضم اللدائن الحرارية لأنه طريقة تسخين غير تلامسية بأزمنة دورات قصيرة وتكلفة أدنى. وفي التسخين السطحي والنافذ كليهما، يُعد أسود الكربون الملوّن الأكثر استخداماً. وقد وُجد أن أنواع أسود الكربون منخفضة التكتل وجيدة التوزيع هي الأكثر فعالية للتسخين الليزري.

أظهرت تجارب المسح بحزمة الليزر الخطية أن ميلاً طفيفاً في رأس الليزر قد ينتج تسخيناً مختلفاً عند التحرك أماماً مقارنة بالحركة عكسياً. وفي ضم البوليمرات المتباينة، وُجد أن تنسيج السطح يزيد مساحة وصلة الالتصاق ومقدار التشابك الميكانيكي، فينتج وصلات متفوقة.

خدمات لحام البلاستيك بالليزر — حلول SABREEN

تضمن معرفة SABREEN الخبيرة تميز لحام البلاستيك بالليزر: خبرة تتجاوز 40 عاماً في مجالات إضافات الليزر والبوليمرات والملونات ومصادر الليزر وتصميم الأنظمة وتصنيعها وتكاملها والامتثال التنظيمي وعمليات القولبة بالحقن.

• تركيبات ومركبات مخصصة لمطابقة ألوان الليزر، الامتثال التنظيمي، عينات أولية — ماستر باتش، مواد مخلوطة مسبقاً (ملونة مسبقاً)، رقائق ليزر.
• تحسين مصدر الليزر وخصائص الدليل الموجي والبصريات وتوصيل الحزمة بما يخص مصفوفة البوليمر والملوّن. ألياف إيتربيوم NIR بطول 1060-1080 نانومتر، فانادات، أخضر مضاعف التردد 532 نانومتر أو UV 355 نانومتر.
• تصميم أنظمة معدات الليزر، تكامل الأنظمة الجاهزة للتشغيل والتدريب، الرؤية الآلية، واجهات HMI مخصصة، توثيق العمليات.
• حل المشكلات في الموقع (في أي مكان بالعالم)، تحليل عمليات الليزر وتحسين الأنظمة، رسومات متجهية مخصصة.
• اعتماد سلامة الليزر، تطبيق كامل يشمل التصميم وحاوية CDRH من الفئة الأولى، ومسؤول سلامة ليزر (LSO) للتدقيقات الداخلية.
• القولبة بالحقن للبلاستيك والتحاليل المخبرية، تدفق القالب، تشتيت/توزيع الإضافات والملونات.

حلول متكاملة

علم مواد البوليمر والملوّن، القولبة بالحقن، تقنية الليزر، تكامل الأنظمة والتدريب. تُهندس تركيبات فريدة لتغطي طيفاً واسعاً من تقنيات الليزر. كما تتيح خياراتنا من مصادر الليزر لعملائنا وسم/نقش المعادن عند الحاجة.

إضافات الليزر

إضافات ثورية تنتج تبايناً أسود فاحماً وفاتح اللون وألواناً مخصصة. تُخلط الإضافات مع البوليمرات أثناء القولبة كماستر باتش مركز ملون أو مواد مخلوطة مسبقاً. الجرعات المنخفضة لا تؤثر على أي خصائص بوليمرية. تتوفر نسخ معتمدة من FDA/EFSA.

تقنية اختراقية جديدة

إضافة جديدة بتركيبة واحدة تنتج تبايني وسم أسود فاحم وأبيض معتم في آن واحد. تقنية مثالية لاستبدال الملصقات والطباعة الحبرية على الزجاجات المنفوخة والمنتجات المقولبة بالحقن.

ذراع داخلي للسيارات

بطاقة موظف ذكية حائزة على جوائز، RFID.

فوهة تزويد وقود بلا غطاء للسيارات

أنابيب طبية متوافقة مع FDA للإجراءات الجراحية الباضعة. الوسم أثناء الحركة يحل محل الطباعة الحبرية.

تباين وسم أسود فاحم. الإضافة الجديدة متوافقة مع FDA ولا تحتوي معدن الأنتيمون-قصدير الثقيل بأكسيده/ثالث أكسيده. مثالية لتطبيقات الحيوانات.

وسم أثناء الحركة لأغطية مشروبات خالية من البطانة. إضافة متوافقة مع FDA. سرعة وسم 2000 غطاء في الدقيقة. HDPE وPE والبولي بروبيلين وغيرها.

محاقن طبية من البولي أوليفين، إضافة ليزر معتمدة من FDA، تحل محل الطباعة بالوسادة

وسم نهاري/ليلي بالليزر، طلاءات مائية

تفاعلات سطح الوسم بالليزر

إضافات ليزر خاصة مدمجة في بطاقات الصور/الهوية لأمن المنتجات

اختراق في إضافات الليزر

اختراع SABREEN

مصطلحات الوسم بالليزر

"الوسم بالليزر" للبلاستيك عملية رقمية غير تلامسية تُطبق فيها معلومات دائمة على سطح الركيزة المستهدفة بأدنى اختراق للمادة. المعلومات عادة نصوص أبجدية رقمية ورموز ورسومات وشعارات ومخططات وأكواد شريطية وأكواد رؤية آلية وغيرها. ليزر ألياف الإيتربيوم الموجه الحزمة (وأسلافه Nd:YAG بمصباح قوسي ومضخوخ بالديود) العامل عند 1060-1080 نانومتر (تحت الأحمر القريب) يمتلك خصائص دليل موجي مثالية خاصة بطول موجة انبعاثه وأداء قدرته (الذروة والمتوسطة). البصريات الطائرة طريقة بديلة لوسم القطع. ويمكن أيضاً وسم ألوان مختارة من مواد بوليمرية محددة بأطوال موجية أقصر: 532 نانومتر (مضاعف التردد) وUV 355 نانومتر.

الآلية الأساسية للوسم الموجه الحزمة بطول موجة 1060-1080 نانومتر هي تشعيع البوليمر بمصدر إشعاع عالي الطاقة. تُمتص الطاقة الإشعاعية موضعياً في المادة وتتحول إلى طاقة حرارية تستحث بدورها تفاعلات في ركيزة المادة. في منطقة تحت الأحمر القريب تفاعلات عدة ممكنة، منها التفحم والاستئصال والتغير الكيميائي. وبحسب نتائج التباين المطلوبة، يمكن اختيار كيميات ومعاملات نظام ليزر مختلفة تماماً لتحقيق نوع التفاعل المفضل.

تحدث الكربنة أو تفاعل التفحم عندما ترفع الطاقة الممتصة الحرارة الموضعية للمادة المحيطة بموضع الامتصاص إلى مستوى يكفي لإحداث تحلل حراري للبوليمر. بوجود الأكسجين يحترق البوليمر؛ لكن داخل القطعة، يؤدي نقص الأكسجين إلى تفحم البوليمر وتكوّن علامة سوداء. وتعتمد درجة سواد العلامة على الطاقة الممتصة وعلى مسار التحلل الحراري للمادة.

مثال — مفاتيح حاسوب من ABS

الحفر بالليزر للبلاستيك (المعروف أيضاً بـ"الاستئصال") عملية رقمية غير تلامسية تزيل فيها حزمة الليزر مادة من سطح الركيزة بالتبخير أو الصهر بأدنى اختراق. لا يتجاوز عمق الحفر عادةً 0.001 بوصة.

مثال — أزرار سيارات نهاري/ليلي

تطبيق عملية النهار/الليل هو إزالة طبقات من المادة لكشف طبقة لون محددة. يعرض المثال طبقة أساس بيضاء مغطاة بطبقة أو أكثر من الطلاء الأسود. البوليمر الأساس عادة بولي كربونات شفاف أو ABS، وكلاهما بوليمر غير متبلور لتمرير الضوء (الخلفي) من مصادر LED. أما العلامات الأعمق في الركيزة فتُعد "نقشاً" في المادة لا مجرد حفر للسطح.

أزرار سيارات بإضاءة خلفية "نهار/ليل": طلاء واستئصال بالليزر

النقش بالليزر عملية أعمق من الحفر والوسم بالليزر. تستخدم ليزرات CO2 ذات الموجة المستمرة العاملة بطول موجة 10.6 ميكرون عادة للنقش المباشر عديم اللون للبوليمرات. ومن تطبيقات النقش الأخرى النقش متعدد الطبقات لطبقات لونية مختارة (لون اللب ولون السطح)، مثل شارات الأسماء والملصقات واللافتات.

كثافة القدرة دالة على حجم بقعة الليزر المركزة (قدرة الليزر لوحدة المساحة، واط/سم2)، وهي غير قدرة الخرج الخام لليزر. حجم البقعة المركزة لأي عدسة ببعد بؤري معين وطول موجة معين دالة على تباعد الحزمة، الذي تتحكم فيه تهيئة الليزر وحجم فتحة اختيار النمط وتكبير موسع الحزمة.

معدل تكرار النبضات (عبر مفتاح Q صوتي-بصري) وكثافة قدرة الذروة معاملان حاسمان في تكوين العلامة وتحقيق التباين والسرعة الأمثلين. قدرة الذروة العالية عند تردد منخفض ترفع حرارة السطح سريعاً فتبخر المادة مع توصيل أدنى حرارة إلى الركيزة. ومع ازدياد تكرار النبضات، تنتج قدرة ذروة أدنى تبخيراً ضئيلاً لكنها تولّد حرارة أكبر. وسرعة الحزمة (سرعة حزمة الليزر عبر سطح العمل) عامل حاسم أيضاً.

تحسّن إضافات الليزر درجة التباين، ويمكن تعزيزه أكثر بتغيير معاملات إعداد الليزر. تمتلك البوليمرات خصائص كامنة لإعطاء تباين وسم "داكن" أو "فاتح". وقد تمتص بعض مركبات الملونات المحتوية كميات قليلة من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) وأسود الكربون ضوء الليزر أيضاً، وتحسّن التباين في بعض الحالات. كل درجة بوليمر، حتى ضمن العائلة نفسها، قد تعطي نتائج مختلفة. ويجب ألا تكون تركيبات الإضافات سامة أو مؤثرة سلباً على مظهر المنتج وخصائصه الفيزيائية أو الوظيفية.

مقارنة بعمليات الطباعة الحبرية (الوسادة/الشاشة والنفاثة)، توفر إضافات الليزر التكاليف وتظهر سرعات وسم أعلى بنسبة 15 بالمئة (أو أكثر) من تركيبات المواد غير المحسّنة. تورد إضافات الليزر بشكل حبيبات ومسحوق: تُخلط الحبيبات مباشرة مع راتنج البوليمر، ويحوَّل المسحوق إلى ماستر باتش، ومعظمها سهل التشتت في البوليمرات. وبحسب الإضافة والبوليمر، تتراوح نسبة التحميل بالوزن (في القطعة النهائية) من 0.01 إلى 4.0 بالمئة.

يمكن خلط الشكلين الحبيبي والمسحوق في مادة ملونة مخلوطة مسبقاً أو مركز لوني. يعتمد اختيار الإضافة على تركيب البوليمر ولون الركيزة ولون تباين الوسم المطلوب ومتطلبات اعتماد الاستخدام النهائي. تحتوي بعض الإضافات خلائط أكسيد القصدير المطعم بالأنتيمون وثالث أكسيد الأنتيمون التي قد تضفي مسحة "رمادية" على عتامة الركيزة الطبيعية (غير الملونة). وقد تحتوي إضافات أخرى جسيمات ألومنيوم وأكاسيد معادن مختلطة ومركبات خاصة. وتُجرى تعديلات اللون بالأصباغ والملونات لبلوغ مظهر المطابقة النهائي.

بصيغتها التجارية، حصلت إضافات محددة (تستخدم أيضاً للحام بالليزر) على اعتماد FDA لملامسة الأغذية وتغليفها ضمن الشروط A-H من 21 CFR 178.3297 ملونات البوليمرات. وللاتحاد الأوروبي بيانات امتثال مماثلة. شروط الاعتماد خاصة بنوع البوليمر وعتبة مستوى التحميل والتلامس المباشر أو غير المباشر. والتأهيل الإضافي للإضافات المعتمدة من FDA المخلوطة في "قطعة نهائية" يمكن أن يحقق التوافق الحيوي للأجهزة الطبية (راجعوا المعيار الدولي ISO-10993).

تحقيق سرعات وسم أعلى

الوقت اللازم لوسم قطعة دالة على ركيزة البوليمر وعدد الخطوط المتجهة المرسومة وسرعة رسم حزمة الليزر/رأس المسح الغلفانومتري لكل الخطوط. كما يؤثر برنامج الليزر ونوع التعبئة المتجهة — أحادية الاتجاه أو ثنائية أو متعرجة — على زمن الوسم.

تظهر دراسات مستقلة جديدة إمكانية تحقيق سرعات وسم أعلى بدلالة إحصائية عبر دمج تركيبات إضافات الليزر بتركيزات منخفضة جداً، عادة من 0.01% إلى 2.0%.

يعرض الشكل على اليمين مخطط التحليل الحراري الوزني (TGA) لنوعين من البولي إيثيلين عالي الكثافة. يُظهر البوليمران درجتي حرارة مختلفتين للتحلل الحراري — العملية التي تنشئ علامة الليزر. سيتطلب البوليمر الأعلى حرارة طاقة ليزر أكبر أو سرعات وسم أدنى أو إضافات ماصة أكثر لتحقيق مظهر العلامة نفسه.

تحاليل حرارية وزنية (TGA) من حرارة الغرفة إلى 1000 درجة مئوية لعينتي HDPE تُظهر فروق درجات حرارة التحلل الحراري. سيُوسم HDPE B بسهولة وسرعة أكبر من HDPE A.

عمليات القولبة الأولية

بعد إتمام علم المواد "المحسَّن لليزر" (بما فيه تحديد التباين الأمثل ولون الكروما ومعاملات إعداد الليزر)، الخطوة التالية إجراء تجربة قولبة باستخدام قالب الإنتاج الفعلي وبنسبة التخفيف الصحيحة. هذه الخطوة حاسمة لضمان تشتت وتوزيع متجانسين لمصفوفة الألوان المحسّنة لليزر. بعد القولبة، تُوسم قطع المنتج الفعلية بالليزر لتأكيد النتائج الأصلية.

من التقنيات برمجة الليزر الموجه الحزمة للوسم (المسح) المتواصل على كامل سطح المنتج. الشكل على اليسار (من اليسار إلى اليمين): قلم مقولب بالحقن يظهر وسماً ليزرياً ذهبياً على أسود بكروما ممتازة (يساراً)، والصورتان الوسطيان تظهران توزيع كروما رديئاً، وأقصى اليمين يظهر توزيعاً متجانساً ممتازاً.

اعتبارات المعالجة

أثناء كيمياء تحميل إضافة الليزر/مطابقة اللون، ليس نادراً أن يحتوي المنتج النهائي إضافة ليزر أقل من الكمية المحسوبة. ترتبط هذه المشكلة دائماً تقريباً بالتوزيع غير المتجانس أثناء البثق أو القولبة. تعديلات بسيطة على آلة القولبة، كزيادة الضغط الخلفي وسرعة دوران اللولب، تحل معظم المشكلات. التوزيع/التشتت المتجانس لإضافات الليزر في كل قطعة حاسم لأفضل أداء وسم. وفي عمليات البثق والقولبة بالحقن والتشكيل الحراري، تعطي المواد المخلوطة الملونة مسبقاً تجانساً أفضل من المركز اللوني. ويجب تجنب الخلط اليدوي. تدفق القالب ونوع/موقع البوابة عاملان مهمان.

ليست كل الليزرات سواء! مكونات العتاد والبرمجيات التي يدمجها مصنّع الليزر في أنظمته تحدث فروقاً كبيرة في جودة الوسم وسرعته وتعدد استخداماته. عند شراء أنظمة الليزر، تذكروا أنه لا يوجد حل عالمي واحد. فكل تطبيق فريد من حيث تركيب الركيزة البلاستيكية ولونها وجودة الوسم والسرعة وكفاءة الليزر والتباين (داكن على فاتح، فاتح على داكن، أو ملون) والتكاليف الكلية للنظام.

يشير نمط خرج جودة الحزمة إلى توزيع الطاقة داخل حزمة الليزر وهو حاسم لأداء الوسم. يمكن أن تورَّد الليزرات متعددة الأنماط (MM) أو TEM00 (النمط الكهرومغناطيسي المستعرض) أو أي شيء بينهما، بما فيه النمط منخفض الرتبة (LOM). ترتبط أنماط الخرج هذه بعوامل منها تباعد الحزمة وتوزيع القدرة عبر قطرها. يمكن تركيز حزمة TEM00 إلى أصغر بقعة تسمح بها بصريات التركيز، وتوزيع الطاقة فيها أشد ما يكون في مركزها ويتناقص بانتظام نحو حوافها. يوفر خرج TEM00 أعلى جودة حزمة، بينما يوفر الخرج متعدد الأنماط (MM) أدناها.

راجعوا الشكل أدناه. ليزرات النمط المنخفض وTEM00 مناسبة بوجه خاص للوسم المتجهي عالي السرعة للأحرف أحادية الضربة وخطوط TrueType المعبأة والرسومات المعقدة، لقدرتها على تحقيق بقعة مركزة صغيرة بكثافات قدرة عالية جداً، فتنتج خطاً ضيقاً جداً بحواف محددة يمكن رسمه بسرعة. ومعظم تطبيقات البلاستيك مثالية بحزم قريبة من TEM00 أو TEM00.

كثافة القدرة دالة على حجم بقعة الليزر المركزة (القدرة لوحدة المساحة، واط/سم2)، وتختلف عن قدرة الخرج الخام. حجم البقعة لأي عدسة وطول موجة دالة على تباعد الحزمة الذي تتحكم فيه تهيئة الليزر وحجم فتحة اختيار النمط وتكبير موسع الحزمة. ومعدل تكرار النبضات (مفتاح Q صوتي-بصري) وكثافة قدرة الذروة معاملان حاسمان في تكوين العلامة وتحقيق التباين والسرعة الأمثلين.

قدرة الذروة العالية عند تردد منخفض ترفع حرارة السطح سريعاً فتبخر المادة مع توصيل أدنى حرارة إلى الركيزة. ومع ازدياد تكرار النبضات، تبخر قدرة الذروة الأدنى قليلاً لكنها تولّد حرارة أكثر. وسرعة الحزمة عبر سطح العمل عامل حاسم أيضاً.

برنامج التحكم في الليزر لا يقل أهمية عن أي مكوّن عتادي في نظام الوسم. تتيح خوارزميات البرمجيات المتقدمة سرعة غير مسبوقة. يُساء أحياناً تصور أجهزة الوسم الموجهة الحزمة كطابعات (مكتبية)؛ هي في الحقيقة راسمات (بلوتر). فبدلاً من وضع بكسلات فردية لتكوين الحروف أو الرسومات، يرسم الليزر خطوطاً أشبه بالكتابة بقلم رصاص على ورق. ومهما كانت صيغة ملف الإدخال الأصلية المستخدمة لإنشاء كائنات الوسم، يُختزل الوسم كله في النهاية إلى أبسط صوره: قائمة خطوط متجهة يرسمها رأس المسح ويسمها الليزر. وصيغ الملفات المعقدة التي يستخدمها مهندسو التصميم كثيراً قد لا تعطي بالضرورة أفضل (أو أسرع) وسم متجهي. ويجب أن تكون أنظمة معدات الوسم آمنة ومطابقة لمعايير ANSI Z136.

تستخدم أجهزة وسم Nd:YAG الموجهة الحزمة (بمصادر ضوء قوسية وديودية) مرايا مثبتة على غلفانومترات عالية السرعة يتحكم فيها الحاسوب لتوجيه حزمة الليزر عبر السطح المراد وسمه، أشبه بالكتابة بقلم رصاص على ورق.

يوفر كل غلفانومتر — واحد على محور Y وآخر على محور X — حركة الحزمة داخل حقل الوسم. وتركّز مجموعة عدسات الحقل المسطح ضوء الليزر لتحقيق كثافة قدرة عالية على سطح الركيزة. يعرض الشكل على اليمين نظام توصيل الحزمة البصري بغلفانومترات يتحكم فيها الحاسوب.

يختلف ليزر الألياف جوهرياً عن سائر ليزرات الوسم الصلبة: فيه يتوزع الوسط الفعال المولد للحزمة داخل كابل ألياف بصرية متخصص. وبخلاف الليزر الموصَّل بالألياف، يمتد مسار الحزمة بأكمله داخل كابل الألياف حتى بصريات توصيل الحزمة.

كانت التطورات في تقنية الليزر عاملاً محورياً في التطوير السريع لأحدث جيل من إضافات الليزر المعتمدة من FDA. وظهور ليزر ألياف الإيتربيوم النانوثانية من أهم التطورات في الوسم واللحام والقطع. يختلف ليزر الألياف جوهرياً عن سائر الليزرات الصلبة: الوسط الفعال المولد للحزمة موزع داخل ألياف بصرية متخصصة، وبخلاف الليزر الموصَّل بالألياف يمتد مسار الحزمة كله داخل الألياف حتى بصريات التوصيل.

يعطي ليزر الألياف جودة حزمة وسطوعاً متفوقين على ليزر Nd:YAG. من مقاييس جودة الحزمة M2: كلما صغرت قيمته تحسنت الجودة، وM2 = 1 هو حزمة غاوس المثالية. الليزر ذو جودة الحزمة الفائقة يمكن تركيزه في بقعة صغيرة، ما يعطي كثافة طاقة عالية. ليزرات الألياف بالنبضة الثابتة والمتغيرة (MOPA) بطاقة نبضة تصل 1 مللي جول وكثافة قدرة عالية توسم كثيراً من البوليمرات الصعبة تاريخياً. وليزرات الفانادات تمتلك أيضاً قيمة M2 صغيرة وعرض نبضة أقصر من ليزرات الألياف الثابتة وYAG. وتؤثر مدة النبضة على درجة الحرارة والكربنة داخل المادة؛ وعرض النبضة الأقصر مفيد للتطبيقات البوليمرية الحساسة.

تقدم IPG Photonics، المطور والمصنع الرائد لليزرات الألياف عالية الأداء، ليزرات نبضة ثابتة (تسمى أحياناً "مفتاح Q") ونبضة قصيرة متغيرة (MOPA). تطوير التطبيقات شديد الخصوصية، ويتحدد اختيار نوع الليزر المراد دمجه بخصائص خرج الليزر المتفاعل مع مادة البوليمر المحسّنة. راجعوا الرسوم أدناه الممثلة لأشكال النبضات الزمنية لليزرات ألياف الإيتربيوم ذات طول النبضة الثابت والمتغير (MOPA) — IPG Photonics.

الرسم 1: شكل النبضة الزمني لليزر IPG ثابت طول النبضة عند 100 نانوثانية

عند إعداد ليزر ألياف ثابت طول النبضة للوسم، يجب ضبط مدخلين.

1) معدل تكرار النبضات (يسمى غالباً تردد النبضات)

2) قدرة الضخ بالنسبة المئوية (تشير 100 بالمئة إلى أقصى دخل كهربائي ممكن لديودات الضخ)

الرسم 2: شكل النبضة الزمني لليزر IPG MOPA عند طول نبضة 4 نانوثانية

عند إعداد ليزر ألياف MOPA بنبضة قصيرة متغيرة للوسم، تُضبط ثلاثة مدخلات.

1) مدة النبضة (تسمى غالباً طول النبضة)

2) معدل تكرار النبضات (تردد النبضات)

3) قدرة الضخ بالنسبة المئوية (تشير 100 بالمئة إلى أقصى دخل كهربائي ممكن لديودات الضخ)

في كلا الرسمين في الصفحة السابقة، تتحكم التوليفة المعينة من مدخلات المعاملات في خصائص خرج الحزمة، أي طاقة النبضة وقدرة الذروة (أعلى ذروة لحظية لطاقة النبضة، جول/مدة النبضة) والقدرة المتوسطة (القدرة المتوسطة بالواط = طاقة النبضة بالجول × معدل تكرار النبضات بالهرتز).

معدل تكرار النبضات وكثافة قدرة الذروة معاملان حاسمان في تكوين العلامة وتحقيق التباين والسرعة الأمثلين. ومنحنيات القدرة مقابل معدل التكرار متناسبة عكسياً. قدرة الذروة العالية عند تردد منخفض ترفع حرارة السطح سريعاً فتبخر المادة بأدنى توصيل للحرارة؛ ومع ازدياد التكرار تبخر قدرة الذروة الأدنى قليلاً لكنها توصل حرارة أكثر. ومن العوامل الإضافية المؤثرة في التباين والجودة، بطبيعة الحال، سرعة الحزمة ومسافة الفصل بين الخطوط المتجهة.

يُجرى الوسم "أثناء الحركة" على المنتجات المقولبة والمبثوقة كالأسلاك/الكابلات والأنابيب والمواسير. تبلغ سرعات وسم سدادات النبيذ الاصطناعية من البولي أوليفين وعروض ما تحت الغطاء على أغطية المشروبات الخالية من البطانة 2000 قطعة في الدقيقة للنصوص والرسومات. وسرعة الوسم دالة على متغيرات كثيرة: نوع البوليمر ولون الركيزة ونوع إضافة الليزر ومستوى تحميلها وحجم الكابل (وزنه) ونوع الليزر وقدرته والبرمجيات وعدد الأحرف وارتفاع النص وطول السلسلة والمسافة بين الأحرف والباركود/مصفوفة البيانات والشعارات/الرسومات والخطوط أحادية الضربة أو TrueType المعبأة واتجاه التعبئة والنص المتواصل أو المتكرر. واستخدام الإضافة-الملوّن الصحيح التركيب يضمن ألا تكون "كثافة القدرة" عند سطح الوسم هي العامل المحدد؛ بل ستعمل الغلفانومترات الموجهة للحزمة بأقصى سرعة.

نظراً لتعقيد العوامل المؤثرة في قدرة الوسم الإنتاجي أثناء الحركة، يجب فحص كل تطبيق بدقة. القواعد القابلة للتعميم قليلة إن وجدت. لكن، لأغراض عامة، تأملوا مثال بوليمر النايلون التالي: ليزر ألياف 50 واط، عدسة حقل مسطح 254 مم، 100 حرف أبجدي رقمي بارتفاع 2 مم، تشكل سلسلة نص متكررة بطول 14.68 بوصة بزمن وسم 0.232 ثانية. السرعة المحسوبة نحو 315 قدماً خطية في الدقيقة.

---