Laserové značení je doslova všude - od kláves na notebooku a palubní desce auta přes krabici od mléka v lednici, logo na golfových holích až po nástroje používané chirurgy. Ve skutečnosti je dnes značení jedním z největších využití laserů, protože má oproti jiným metodám, jako je například tisk, mnoho výhod. Jako příklad uveďme, že lasery mohou snadno vytvořit trvalou značku na většině materiálů, která se nesloupne ani nerozmaže, a to ani při časté manipulaci s předmětem.
Jak funguje laserové značení?
Pokud je laserové značení opravdu všude, znamená to, že laserem lze označit cokoli? Cokoliv sice ne, ale naprostou většinu materiálů laserem označit opravdu lze. Stačí jen zvolit vhodný typ laseru. Dokonce i diamant, nejtvrdší známý materiál, lze označit laserem. A proč je laserové značení tak důležité? Při laserovém značení se na materiálu, třeba právě na diamantu, vytvoří malá, ale nesmazatelná značka. Laserem vytvořená značka nepřidává žádný materiál jako například inkoust nebo barvu a nemění tak vlastnosti ani složení původního výrobku.Přesto ale laserem vytvořená značka umožňuje jedinečnou identifikaci každého výrobku a pomáhá tak omezit záměnu nebo podvody. Laserové značení se samozřejmě využívá také pro branding výrobků, vytváření popisků a funkčních značek – například popisky ovladačů, číslování stupnic na výrobku apod.
Když ale laser na předmět nepřidává žádnou barvu ani jiný materiál, jak tedy může něco označit?
To záleží na výrobku - z jakého materiálu je vyroben, jak má značka vypadat a jak se bude používat. V nejširším slova smyslu však veškeré laserové značení spadá v podstatě jen do dvou kategorií:
- Laserové značky, které zahrnují odstranění nebo změnu textury povrchu
- Laserové značky, které vytvářejí barevnou nebo kontrastní změnu povrchu
1) Laserové gravírování - značení s odstraněním nebo změnou textury povrchu výrobku
Laserové gravírování je obdobou mechanického gravírování. Při gravírování dochází k odstranění části materiálu, v tomto případě laser vypálí nebo odpaří část materiálu v místě, kde narazí na povrch výrobku. Vytváření značky tedy spočívá v tom, že pohybem (nebo skenováním) paprsku po materiálu vyryjete požadovaná písmena, čísla, čárový kód nebo grafiku. Někdy se vytvořené drážky následně vyplní materiálem, který kontrastuje s barvou původního povrchu, aby byly lépe viditelné, stejně jako při tradičním gravírování. Jedná se o nejjednodušší způsob laserového značení, který však zároveň nabízí velmi vysokou rychlost práce. Nevýhodou této metody je narušení povrchu výrobku. Přesto je pro mnoho aplikací tato metoda dostačující a často využívaná.
Související produkty:
2) Laserové značení - značení zahrnující barevnou změnu povrchu výrobku
Druhou metodou laserového značení je značení, které jen mění barvu povrchu výrobku bez jeho narušení. Existuje poměrně mnoho různých způsobů, jak pomocí laseru tuto změnu barvy provést v závislosti na označovaném materiálu. Téměř ve všech případech jde o vytvoření vysoce kontrastní značky bez poškození povrchu, kterou lze následně snadno přečíst ať již osobou, ruční čtečkou (například čárového nebo QR kódu nebo mobilním telefonem), nebo dalšími způsoby strojového vidění. Laserové značení zahrnuje několik metod:
a) Laserová karbonizace
U bílých a průhledných plastů může laser vytvořit tmavou značku zahřátím a karbonizací materiálu. Laserová karbonizace je postup, který se využívá pro značení organických materiálů nebo syntetických polymerů a některých druhů keramiky. Při karbonizaci organických materiálů dochází k přeměně organické látky na uhlík. Když je materiál vystaven energii laserového paprsku, extrémně rychle karbonizuje a změní se na pevný uhlík. V případě značení plastů laserový paprsek proniká do materiálu a je absorbován barevnými pigmenty. Když se pigmenty chemicky změní, způsobí to změnu barvy materiálu. Protože laserový paprsek proniká do plastu, povrch materiálu zůstává prakticky nepoškozený. Změna barvy závisí na pigmentu i základním materiálu. Laserová karbonizace plastů se obvykle provádí na světlých a čirých polymerech a výsledkem je tmavá nebo šedá laserová značka.
Laserová karbonizace se také často využívá pro značení dřeva, například při výrobě upomínkových předmětů, vytváření log, při výrobě tabulí a nástěnek apod.
Související produkty:
b) Laserový foaming (pěnění nebo vypěňování) a hmatové značení
Laserové pěnění se používá pro značení plastů a polymerních materiálů. Je to vlastně kombinace gravírování a změny barvy. Při pěnění laser přivede malé množství materiálu do varu a ten se ochladí v podobě drobných pěnovitých bublinek. Tyto bublinky jsou pevně fixovány ve struktuře materiálu a vytvářejí negativní reliéf v místě, kde laserový paprsek dopadl na materiál. Laserové pěnění se nejčastěji používá při výrobě obalových materiálů a v automobilovém průmyslu. Hodně se používá také k výrobě bílých nebo světlých značek na tmavě zbarvených plastech, jako jsou například počítačové klávesy.
Pomocí laseru lze vytvářet i hmatové značení. Toto značení pracuje na stejném principu, jako laserové pěnění, výsledkem je však vyšší reliéf vytvořené značky. Takto vytvořenou značku pak může nahmatat kdokoli, včetně osob se zrakovým postižením.
Související produkty:
c) Laserové značení pomocí fotochemické redukce
Naproti tomu barevné a tmavé plasty lze pomocí laseru fotobarvit. To znamená, že plast může působením laseru vyblednout nebo získat světlejší barvu. A stejná metoda bělení laserem se používá k vytvoření téměř všech oblíbených vzorů opotřebení a poškození na džínách. Výhodou této metody je, že působení laseru je výhradně fotochemické bez tepelné složky. Nedochází tak k žádným změnám materiálu vlivem tepla.
Zajímavou aplikací tohoto typu značení je značení do „mezivrstvy“ materiálu. Princip je velmi jednoduchý. Vždy se značí na sendvičový materiál, kdy horní vrstva materiálu je pro laserový paprsek dané vlnové délky transparentní. Paprsek touto vrstvou projde a reaguje až v další vrstvě, kde vytvoří požadovanou barevnou změnu. Výsledkem je laserová značka „uvnitř“ materiálu. Díky tomu je samotná značka designově velmi atraktivní a zároveň odolná vůči poškození.
Související produkty:
d) Laserové černé značení - nejnovější technika značení kovů
Lasery mohou provádět barevné změny i na kovech. Jedna z poměrně nových metod značení kovů se nazývá "Laser Black Marking" a je velmi populární pro opakovaně použitelné lékařské přístroje, jako jsou chirurgické nástroje a endoskopy. V tomto případě způsobí ultrakrátký pulzní (USP) laser mikroskopické strukturální změny na povrchu kovu. Takto pozměněný povrch kovu pak neodráží světlo a jeví se jako černý ze všech úhlů pohledu. Materiál přesto není spálený a na značení není patrná žádná struktura, kterou by bylo možné nahmatat. Výhodou této metody značení kovu je, že ho není třeba pasivovat a nepodléhá změnám ani při sterilizaci nástrojů.
Výrobci některých prémiových elektronických zařízení používají stejnou metodu k označování log a sériových čísel na svých výrobcích, protože tento způsob značení nelze snadno padělat nebo pozměnit.
Související produkty:
Přizpůsobení systému značení konkrétní aplikaci
Konkrétní laser a jeho konfigurace, který se použije pro konkrétní úlohu laserového značení, závisí nejen na materiálu, požadovaném vzhledu značky a požadované kapacitě značení. Tak jako existuje mnoho typů materiálů, existuje i mnoho typů specifických laserů, které mohou dosahovat i na stejném materiálu různých výsledků. Právě proto společnost Coherent nabízí široký výběr laserových systémů pro značení a pomůže vám vybrat pro každou aplikaci ten nejvhodnější model. Pokud řešíte integraci laserového značení do nové nebo stávající výrobní linky, nabízí vám Coherent ucelenou nabídku laserových subsystémů pro jednoduchou a snadnou integraci včetně integrační podpory.
Zjistěte, jak vám pomůže s volbou vhodného typu laseru aplikační laboratoř Coherent: APLIKAČNÍ LABORATOŘ COHERENT