Soudage laser des plastiques

Solutions complètes pour le soudage laser et l'assemblage des polymères

Le soudage laser permettant d'assembler des thermoplastiques peut être réalisé selon deux méthodes de chauffage différentes : le chauffage de surface et le chauffage par transmission. Le chauffage par transmission est parfois appelé « soudage laser par transmission » (Through Transmission Laser Welding, TTLW) ou « soudage infrarouge par transmission » (Through Transmission Infrared Welding, TTIr). Le soudage laser est l'un des meilleurs procédés pour obtenir des soudures hermétiques et étanches aux gaz. Le chauffage de surface peut être réalisé en élargissant le faisceau laser et en chauffant simultanément les surfaces des deux pièces à l'aide de miroirs. Il est également possible d'utiliser un faisceau laser linéaire ou un point laser avec un miroir de balayage pour balayer et chauffer rapidement les surfaces des pièces.

Pour le chauffage laser par transmission, l'une des pièces est transparente au laser tandis que la seconde contient un additif, comme le noir de carbone, qui absorbe le rayonnement laser et le convertit en chaleur. Les matériaux à taux d'absorption élevé sont idéaux pour la pièce inférieure en soudage laser par transmission, car ils absorbent la majeure partie de l'énergie à l'interface de soudure et créent une fine couche de surface chauffée idéale pour le soudage. Certains plastiques et films optiquement transparents peuvent être soudés à l'aide de longueurs d'onde plus longues, de l'ordre de 1500nm à environ 2000nm (2 microns), pour produire un chauffage en volume.

En savoir plus sur la sélection du noir de carbone pour le soudage laser

Sélection du noir de carbone

Pour réussir le soudage et l'assemblage laser par transmission

Le soudage laser est utilisé dans un large éventail d'applications pour assembler les thermoplastiques, car il s'agit d'une méthode de chauffage sans contact offrant des temps de cycle courts et un coût réduit. Pour le chauffage de surface comme pour le chauffage par transmission, le noir de carbone est le colorant le plus fréquemment utilisé. Il a été constaté que les types de noir de carbone présentant une faible agrégation et une distribution homogène des particules étaient les plus efficaces pour le chauffage laser.

Des essais de balayage par faisceau laser linéaire ont montré qu'une légère inclinaison de la tête laser pouvait produire un chauffage différent selon le sens de déplacement, vers l'avant ou vers l'arrière. Pour l'assemblage de polymères dissemblables, il a été constaté que la texturation de surface augmentait la surface de la liaison par adhérence ainsi que le degré d'imbrication mécanique, ce qui permettait d'obtenir des assemblages supérieurs.

Services de soudage laser des plastiques – Solutions SABREEN

L'expertise de SABREEN garantit l'excellence en matière de soudage laser des plastiques. Plus de 40 ans d'expérience dans les domaines des additifs de marquage laser, des polymères et colorants, des sources laser, de la conception, de la fabrication et de l'intégration de systèmes, de la conformité réglementaire et des procédés de moulage par injection.

• Formulations et composés personnalisés pour la correspondance des couleurs laser, conformité réglementaire, échantillons de prototypes – mélange-maître, matériaux précompoundés (précolorés), stratifiés laser.
• Optimisation de la source laser, des propriétés du guide d'onde, de l'optique et de la délivrance du faisceau spécifiques à la matrice polymère-colorant. Longueur d'onde proche infrarouge 1060-1080nm (fibre Ytterbium), Vanadate, vert à doublement de fréquence 532nm ou UV 355nm.
• Conception de systèmes d'équipements laser, intégration de systèmes clés en main et formation, vision industrielle, IHM personnalisée, documentation des procédés.
• Résolution de problèmes sur site (partout dans le monde), analyse du procédé laser et optimisation du système, création de fichiers vectoriels personnalisés.
• Certification de sécurité laser, application complète incluant la conception et l'enceinte de classe 1 CDRH, responsable de la sécurité laser (LSO) pour les audits internes.
• Moulage par injection des plastiques et analyses analytiques, simulation d'écoulement en moule, dispersion/distribution additif-colorant.

Solutions complètes

Science des matériaux polymère-colorant, moulage par injection, technologie laser, intégration de systèmes et formation. Des formulations uniques sont conçues pour couvrir un large spectre de technologies laser. Notre sélection de sources laser permet également à nos clients de marquer/graver des métaux, comme cela est souvent requis.

Additifs de marquage laser

Des additifs révolutionnaires produisent un contraste noir profond, clair ou de couleur personnalisée. Les additifs sont incorporés aux polymères lors des opérations de moulage sous forme de mélange-maître concentré en couleur ou de matériaux précompoundés. Un faible dosage n'affecte aucune propriété polymérique. Des versions homologuées FDA/EFSA sont disponibles.

NOUVELLE technologie révolutionnaire

Ce nouvel additif à formulation unique produit simultanément un contraste de marquage laser noir profond et blanc opaque. Technologie idéale pour remplacer les étiquettes et l'impression jet d'encre sur les bouteilles soufflées et les produits moulés par injection.

Levier automobile intérieur

Badge intelligent RFID pour employés, primé

Trappe à carburant automobile sans bouchon

Tubulure médicale, conforme FDA pour les procédures chirurgicales invasives. Le marquage laser à la volée remplace l'impression jet d'encre.

Contraste de marquage laser noir profond. Le nouvel additif est conforme FDA. Ne contient pas d'oxyde/trioxyde d'antimoine-étain, métal lourd. Idéal pour les animaux.

Marquage laser à la volée de bouchons de boisson sans opercule. Additif conforme FDA. Vitesse de marquage de 2 000 bouchons par minute. HDPE, PE, polypropylène, et plus encore.

Seringues médicales en polyoléfine, additif de marquage laser homologué FDA, remplace la tampographie

Marquage laser jour/nuit, revêtements à base aqueuse

Réactions de surface du marquage laser

Additifs de marquage laser spéciaux intégrés dans les cartes photo/d'identité pour la sécurité des produits

Percée dans les additifs de marquage laser

Invention SABREEN

Terminologie du marquage laser

Le « marquage laser » des plastiques est un procédé numérique sans contact par lequel une information indélébile est appliquée sur la surface d'un substrat cible avec une pénétration minimale du matériau. L'information se présente généralement sous forme de texte alphanumérique, de symboles, de graphiques, de logos, de schémas, de codes-barres, de codes de vision industrielle, etc. Les lasers à fibre Ytterbium à faisceau piloté (et leurs prédécesseurs, les lasers Nd:YAG à lampe à arc et à pompage par diode) fonctionnant à 1060-1080nm (proche infrarouge) possèdent des propriétés de guide d'onde idéales, spécifiques à leur longueur d'onde d'émission et à leurs performances de puissance (crête et moyenne). L'optique volante est une méthode alternative de marquage des pièces. Certaines couleurs de matériaux polymères spécifiques peuvent également être marquées à l'aide de longueurs d'onde plus courtes, 532nm (doublement de fréquence) et UV 355nm.

Le mécanisme de base du marquage laser à faisceau piloté, à une longueur d'onde de 1060-1080nm, consiste à irradier le polymère avec une source de rayonnement à haute énergie. L'énergie radiante est absorbée localement par le matériau et convertie en énergie thermique. Cette énergie thermique induit à son tour des réactions dans le substrat du matériau. Plusieurs types de réactions sont possibles dans la région de longueur d'onde proche infrarouge, notamment la carbonisation, l'ablation et le changement chimique. Selon le résultat de contraste de marquage souhaité, des chimies et des paramètres de système laser très différents peuvent être sélectionnés pour obtenir le type de réaction préféré.

La réaction de carbonisation se produit lorsque l'énergie absorbée élève la température locale du matériau autour du site d'absorption à un niveau suffisamment élevé pour provoquer une dégradation thermique du polymère. En présence d'oxygène, cela entraîne la combustion du polymère, mais au sein de la pièce, un apport limité en oxygène provoque une carbonisation du polymère formant une marque noire. L'intensité de la marque dépend de l'énergie absorbée ainsi que de la voie de dégradation thermique du matériau.

Exemple – Touches de clavier d'ordinateur en ABS

La gravure chimique laser (etching) des plastiques, également appelée « ablation », est un procédé numérique sans contact par lequel un faisceau laser retire de la matière à la surface du substrat par vaporisation ou fusion, avec une pénétration minimale. La profondeur d'une gravure laser ne dépasse généralement pas 0.001”.

Exemple – Boutons automobiles jour/nuit

Le procédé jour/nuit consiste à retirer des couches de matière pour révéler une couche de couleur spécifique. L'exemple illustre un revêtement de base blanc recouvert d'une ou plusieurs couches de revêtement noir. Le polymère de base est généralement du polycarbonate ou de l'ABS transparent, deux polymères amorphes permettant de transmettre la lumière (rétroéclairage) de sources LED. Des marques plus profondes dans le substrat seraient considérées comme de la « gravure » dans le matériau, et non une simple gravure de surface.

Boutons automobiles rétroéclairés « jour/nuit » — peinture et ablation laser

La gravure laser est un procédé plus profond que la gravure chimique laser et le marquage laser. Les lasers CO₂ à onde continue fonctionnant à une longueur d'onde de 10.6 µm sont généralement utilisés pour la gravure directe et incolore des polymères. Une autre application de gravure est la gravure multicouche de couches de couleur sélectives (couleur du cœur et couleur de surface), par exemple pour les badges, étiquettes et signalétiques.

La densité de puissance dépend de la taille du point laser focalisé (puissance laser par unité de surface, en watts/cm²). Elle diffère de la puissance de sortie brute du laser. Pour une lentille de longueur focale et une longueur d'onde laser données, la taille du point laser focalisé dépend de la divergence du faisceau laser, elle-même contrôlée par la configuration du laser, la taille de l'ouverture de sélection de mode et le grossissement de l'upcollimateur (expanseur de faisceau).

Le taux de répétition d'impulsions (via un modulateur acousto-optique Q-switch) et la densité de puissance de crête sont des paramètres essentiels pour former la marque et obtenir un contraste et une vitesse optimaux. Une puissance de crête élevée à basse fréquence augmente rapidement la température de surface, vaporisant le matériau tout en conduisant un minimum de chaleur vers le substrat. Lorsque le taux de répétition augmente, une puissance de crête plus faible produit une vaporisation minimale mais génère davantage de chaleur. La vitesse du faisceau (vitesse de déplacement du faisceau laser sur la surface de travail) est également un facteur critique.

Les additifs de marquage laser améliorent le degré de contraste, qui peut être encore intensifié en modifiant les paramètres de configuration du laser. Les polymères possèdent des caractéristiques intrinsèques permettant d'obtenir un contraste de marquage « foncé » ou « clair ». Certains composés colorants contenant de faibles quantités de dioxyde de titane (TiO2) et de noir de carbone peuvent également absorber la lumière laser et, dans certains cas, améliorer le contraste de marquage. Chaque grade de polymère, même au sein d'une même famille polymérique, peut produire des résultats différents. Les formulations d'additifs ne doivent pas être toxiques ni affecter négativement l'aspect du produit ou ses propriétés physiques ou fonctionnelles.

Par rapport aux procédés d'impression à l'encre (tampographie/sérigraphie et jet d'encre), les additifs de marquage laser permettent de réaliser des économies et affichent des vitesses de marquage supérieures d'au moins 15 % par rapport à des formulations de matériaux non optimisées. Les additifs de marquage laser sont fournis sous forme de granulés ou de poudre. Les produits granulés peuvent être mélangés directement à la résine polymère, tandis que les formes en poudre sont converties en mélange-maître. La plupart se dispersent facilement dans les polymères. Selon l'additif et le polymère, le taux de charge en poids (dans la pièce finale) varie de 0.01% à 4.0%.

Les formes granulées et en poudre peuvent toutes deux être incorporées dans un matériau précoloré précompoundé ou un concentré de couleur. Le choix de l'additif à intégrer dépend de la composition du polymère, de la couleur du substrat, de la couleur de contraste de marquage souhaitée et des exigences de certification liées à l'usage final. Certains additifs contiennent des mélanges d'oxyde d'étain dopé à l'antimoine et de trioxyde d'antimoine, qui peuvent conférer une teinte « grisâtre » à l'opacité naturelle (non colorée) du substrat. D'autres additifs peuvent contenir des particules d'aluminium, des oxydes métalliques mixtes et des composés propriétaires. Les ajustements de couleur sont réalisés à l'aide de pigments et de colorants pour obtenir l'aspect final recherché.

Tels que fournis commercialement, certains additifs spécifiques (également utilisés pour le soudage laser) ont obtenu l'homologation FDA pour un usage en contact alimentaire et pour l'emballage alimentaire, selon les conditions A à H du 21 CFR 178.3297 Colorant for Polymers. Pour l'Union européenne, des déclarations de conformité similaires existent. Les conditions de certification sont spécifiques au type de polymère, au seuil de taux de charge et au contact direct ou indirect. Une qualification supplémentaire des additifs homologués FDA incorporés dans une « pièce finale » peut permettre d'obtenir la biocompatibilité des dispositifs médicaux (référence à la norme internationale ISO-10993).

Obtenir des vitesses de marquage plus rapides

Le temps nécessaire pour marquer une pièce dépend du substrat polymère, du nombre de lignes vectorielles tracées et de la vitesse à laquelle la tête de balayage laser/galvanomètre trace l'ensemble des lignes. Le logiciel laser et le type de remplissage vectoriel — unidirectionnel, bidirectionnel ou en serpentin — peuvent également influer sur le temps de marquage.

De nouvelles études indépendantes montrent que des vitesses de marquage statistiquement plus rapides peuvent être obtenues en incorporant des formulations d'additifs de marquage laser à des taux de concentration très faibles, généralement de 0.01% à 2.0%.

La figure de droite présente un graphique d'analyse thermogravimétrique (ATG) pour deux polyéthylènes haute densité. Les deux polymères présentent des températures de dégradation thermique différentes — le processus à l'origine de la marque laser. Le polymère à température de dégradation plus élevée nécessitera davantage d'énergie laser, des vitesses de marquage plus faibles, ou davantage d'additifs absorbants pour obtenir le même aspect de marque.

Analyses thermogravimétriques (ATG) de la température ambiante à 1000°C de deux échantillons de PEHD montrant des différences de températures de dégradation thermique. Le PEHD B se marquera plus facilement et plus rapidement que le PEHD A.

Opérations de moulage primaire

Une fois la science des matériaux « optimisée pour le laser » terminée (ce qui comprend l'établissement du contraste optimal, de la couleur chromatique et des paramètres de configuration du laser), l'étape suivante consiste à réaliser un essai de moulage à l'aide du moule de production réel, au taux de dilution approprié. Cette étape est essentielle pour garantir une dispersion et une distribution uniformes de la matrice de couleur optimisée pour le laser. Après le moulage, les pièces réelles du produit sont marquées au laser afin de confirmer les résultats initiaux.

Une technique consiste à programmer le laser à faisceau piloté pour marquer (balayer) en continu l'ensemble de la surface du produit. La figure de gauche (de gauche à droite) montre un stylo moulé par injection présentant un marquage laser chromatique or sur noir (à gauche), les deux images centrales montrant une mauvaise distribution chromatique, et l'image de droite montrant une excellente distribution uniforme.

Considérations relatives au procédé

Lors de la mise au point du taux de charge et de la chimie de correspondance des couleurs des additifs de marquage laser, il n'est pas rare qu'un produit fini contienne moins d'additif que la quantité calculée. Ce problème est presque toujours lié à une distribution non uniforme lors de l'extrusion ou du moulage. De simples ajustements de la machine de moulage, comme l'augmentation de la contre-pression et de la vitesse de rotation de la vis, permettent de résoudre la plupart des problèmes. Une distribution/dispersion homogène des additifs de marquage laser dans chaque pièce est essentielle pour obtenir des performances de marquage optimales. Pour les opérations d'extrusion, de moulage par injection et de thermoformage, les matériaux précompoundés précolorés offrent une meilleure homogénéité que les concentrés de couleur. Le mélange manuel doit être évité. L'écoulement en moule ainsi que le type et l'emplacement du seuil d'injection sont des facteurs importants.

Tous les lasers ne se valent pas ! Les composants matériels et logiciels qu'un fabricant de lasers intègre dans ses systèmes entraînent des différences significatives en matière de qualité de marquage, de vitesse et de polyvalence. Lors de l'acquisition de systèmes laser, il est important de garder à l'esprit qu'il n'existe pas de solution universelle unique. Chaque application est unique en fonction de la composition et de la couleur du substrat plastique, de la qualité de marquage, de la vitesse, de l'efficacité laser, du contraste (foncé sur clair, clair sur foncé, ou couleur) et du coût total du système.

Le mode de sortie de qualité de faisceau désigne la distribution de l'énergie au sein du faisceau laser et est déterminant pour la performance de marquage. Les fabricants peuvent fournir des lasers en mode multimode (MM), TEM00 (mode électromagnétique transverse), ou tout mode intermédiaire, y compris le mode d'ordre bas (LOM). Ces modes de sortie sont liés à des facteurs tels que la divergence du faisceau et la distribution de la puissance sur le diamètre du faisceau laser. Un faisceau laser TEM00 peut être focalisé au plus petit point que permet l'optique de focalisation, et la distribution d'énergie d'un faisceau TEM00 est la plus intense en son centre puis diminue uniformément vers ses bords. La sortie laser TEM00 offre la meilleure qualité de faisceau. La sortie laser multimode (MM) offre la qualité de faisceau la plus faible.

Voir la figure ci-dessous. Les lasers en mode d'ordre bas et TEM00 conviennent particulièrement bien au marquage vectoriel à grande vitesse de caractères alphanumériques à trait simple, de polices true-type pleines et de graphiques complexes, grâce à leur capacité à obtenir un point focalisé de petite taille avec des densités de puissance très élevées, produisant une ligne très fine aux contours bien définis pouvant être tracée rapidement. La plupart des applications plastiques sont optimales avec des faisceaux laser proches du TEM00 ou en TEM00.

La densité de puissance dépend de la taille du point laser focalisé (puissance laser par unité de surface, en watts/cm²). Elle diffère de la puissance de sortie brute du laser. Pour une lentille de longueur focale et une longueur d'onde laser données, la taille du point laser focalisé dépend de la divergence du faisceau laser, contrôlée par la configuration du laser, la taille de l'ouverture de sélection de mode et le grossissement de l'upcollimateur (expanseur de faisceau). Le taux de répétition d'impulsions (via un modulateur acousto-optique Q-switch) et la densité de puissance de crête sont des paramètres essentiels pour former la marque et obtenir un contraste et une vitesse optimaux.

Une puissance de crête élevée à basse fréquence augmente rapidement la température de surface, vaporisant le matériau tout en conduisant un minimum de chaleur vers le substrat. Lorsque le taux de répétition augmente, une puissance de crête plus faible produit une vaporisation minimale mais génère davantage de chaleur. La vitesse du faisceau (vitesse de déplacement du faisceau laser sur la surface de travail) est également un facteur critique.

Le logiciel de contrôle laser est tout aussi important que n'importe quel composant matériel du système de marquage. Des algorithmes logiciels avancés permettent d'atteindre des vitesses sans précédent. Les marqueurs laser à faisceau piloté sont parfois perçus, à tort, comme des imprimantes (de bureau). En réalité, ce sont des traceurs. Plutôt que de placer des pixels individuels pour créer des lettres alphanumériques ou des graphiques, le laser trace des lignes, un peu comme on écrit au crayon sur du papier. Quel que soit le format de fichier d'entrée utilisé à l'origine pour créer les objets de marquage laser, tout marquage est finalement réduit à sa forme la plus simple : une liste de lignes vectorielles à tracer par la tête de balayage et à marquer par le laser. Les formats de fichiers d'entrée complexes, souvent utilisés par les ingénieurs de conception, ne permettent pas nécessairement d'obtenir le meilleur marquage laser vectoriel (ni le plus rapide). Les systèmes d'équipement de marquage laser doivent être sûrs et conformes aux normes ANSI Z136.

Les marqueurs laser Nd:YAG à faisceau piloté (sources lumineuses à lampe à arc et à diode) utilisent des miroirs montés sur des galvanomètres à commande informatique à grande vitesse pour diriger le faisceau laser sur la surface à marquer, un peu comme on écrit au crayon sur du papier.

Chaque galvanomètre, l'un sur l'axe Y et l'autre sur l'axe X, assure le déplacement du faisceau dans le champ de marquage. Un ensemble de lentilles à champ plan focalise la lumière laser pour obtenir une densité de puissance élevée à la surface du substrat. La figure de droite montre un système optique de délivrance du faisceau utilisant des galvanomètres à commande informatique.

Fondamentalement, les lasers à fibre diffèrent des autres lasers de marquage à état solide. Dans les lasers à fibre, le milieu actif qui génère le faisceau laser est dispersé au sein d'un câble à fibre optique spécialisé. Contrairement aux lasers à transmission par fibre, l'intégralité du trajet du faisceau se situe dans le câble à fibre optique, jusqu'à l'optique de délivrance du faisceau.

Les avancées de la technologie laser ont joué un rôle déterminant dans le développement rapide de la dernière génération d'additifs de marquage laser homologués FDA. L'apparition des lasers à fibre Ytterbium à impulsions nanoseconde constitue l'une des avancées les plus significatives pour le marquage, le soudage et la découpe. Fondamentalement, les lasers à fibre diffèrent des autres lasers de marquage à état solide. Dans les lasers à fibre, le milieu actif qui génère le faisceau laser est dispersé au sein d'un câble à fibre optique spécialisé. Contrairement aux lasers à transmission par fibre, l'intégralité du trajet du faisceau se situe dans le câble à fibre optique, jusqu'à l'optique de délivrance du faisceau.

Les lasers à fibre offrent une qualité de faisceau et une brillance supérieures à celles des lasers Nd:YAG. Le M² est l'une des mesures de la qualité de faisceau. Plus la valeur de M² est faible, meilleure est la qualité du faisceau, sachant que M² = 1 correspond au faisceau laser gaussien idéal. Un laser à qualité de faisceau supérieure peut être focalisé sur un point de petite taille, ce qui permet d'obtenir une densité d'énergie élevée. Les lasers à fibre à impulsions fixes et variables (MOPA), avec une énergie d'impulsion pouvant atteindre 1 mJ et une densité de puissance élevée, permettent de marquer de nombreux polymères historiquement difficiles à traiter. Les lasers Vanadate possèdent également une faible valeur de M² avec une durée d'impulsion plus courte que les lasers à fibre fixe et YAG. La durée d'impulsion influence le degré de chaleur et de carbonisation dans le matériau. Une durée d'impulsion plus courte peut être avantageuse pour les applications polymères sensibles.

IPG Photonics, l'un des principaux développeurs et fabricants de lasers à fibre haute performance, propose à la fois des lasers à impulsions fixes (parfois appelés « Q-switch ») et à impulsions courtes variables (MOPA). Le développement des applications est hautement spécifique. Le choix du type de laser à intégrer est déterminé par les caractéristiques de sortie du laser en interaction avec le matériau polymère optimisé. Voir les graphiques ci-dessous, représentant les formes d'impulsion temporelles des lasers à fibre Ytterbium à durée d'impulsion fixe et variable (MOPA) – IPG Photonics.

Illustration 1. Forme d'impulsion temporelle d'un laser IPG à durée d'impulsion fixe de 100 ns

Lors de la configuration d'un laser à fibre à durée d'impulsion fixe pour le marquage, deux paramètres doivent être définis.

1) Taux de répétition d'impulsions (souvent appelé fréquence d'impulsion)

2) Puissance de pompage en pourcentage (100 % correspond à l'entrée électrique maximale possible pour les diodes de pompage)

Illustration 2. Forme d'impulsion temporelle d'un laser IPG MOPA de 4 ns

Lors de la configuration d'un laser à fibre MOPA à impulsions courtes variables pour le marquage, trois paramètres sont définis.

1) Durée d'impulsion (souvent appelée longueur d'impulsion)

2) Taux de répétition d'impulsions (fréquence d'impulsion)

3) Puissance de pompage en pourcentage (100 % correspond à l'entrée électrique maximale possible pour les diodes de pompage)

Pour les deux graphiques de la page précédente, la combinaison particulière des paramètres d'entrée détermine les propriétés de sortie du faisceau laser, à savoir l'énergie d'impulsion, la puissance de crête (le pic instantané le plus élevé de l'énergie d'impulsion, en J/durée d'impulsion) et la puissance moyenne (puissance moyenne en watts = énergie d'impulsion en joules x taux de répétition d'impulsions en Hz).

Le taux de répétition d'impulsions et la densité de puissance de crête sont des paramètres essentiels pour former la marque et obtenir un contraste et une vitesse optimaux. Les courbes arithmétiques de la puissance en fonction du taux de répétition d'impulsions sont inversement proportionnelles. Une puissance de crête élevée à basse fréquence augmente rapidement la température de surface, vaporisant le matériau tout en conduisant un minimum de chaleur vers le substrat. Lorsque le taux de répétition augmente, une puissance de crête plus faible produit une vaporisation minimale, mais conduit davantage de chaleur. D'autres facteurs contribuent également au contraste et à la qualité de marquage, notamment la vitesse du faisceau et la distance de séparation des lignes vectorielles.

Le marquage laser « à la volée » est réalisé sur des produits moulés et extrudés, tels que les câbles, les tubes et les tuyaux. Les vitesses de marquage pour les bouchons synthétiques en polyoléfine pour le vin et les promotions sous capsule sur les bouchons de boisson sans opercule peuvent atteindre 2 000 pièces par minute pour du texte alphanumérique et des graphiques. La vitesse de marquage dépend de nombreuses variables, notamment le type de polymère, la couleur du substrat, le type et le taux de charge de l'additif de marquage laser, la taille (poids) du câble, le type et la puissance du laser, le logiciel, le nombre de caractères alphanumériques, la hauteur du texte, la longueur de la chaîne de texte, l'espacement entre les caractères, le code-barres/la matrice de données, les logos/graphiques, les polices à trait simple ou true-type pleines, le sens de remplissage et le texte continu ou répétitif. L'utilisation d'un additif-colorant correctement formulé garantit que la « densité de puissance » à la surface de marquage n'est pas le facteur limitant. Les galvanomètres à faisceau piloté fonctionneront alors à vitesse maximale.

En raison de la complexité des facteurs influençant la capacité de marquage en production à la volée, chaque application doit être examinée avec précision. Il existe peu, voire aucune règle généralisable. Toutefois, à titre indicatif, prenons l'exemple suivant avec un polymère nylon : laser à fibre de 50 watts, lentille à champ plan de 254 mm, 100 caractères alphanumériques, hauteur de 2 mm, comprenant une chaîne de texte répétitive d'une longueur de 14.68 pouces avec un temps de marquage de 0.232 seconde. La vitesse calculée est d'environ 315 pieds linéaires par minute.

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