Un guide de la gravure et du marquage au laser

Qu'est-ce que le marquage laser ?

Un guide de la gravure et du marquage au laser

La gravure au laser et le marquage au laser sont des méthodes populaires pour créer des marques permanentes sur divers matériaux. Vous pouvez les utiliser sur tout, des métaux et du bois au plastique et au verre, et ils résistent au post-traitement pour une traçabilité et une longévité supérieures. Une vitesse exceptionnelle et un contraste élevé rendent la technologie laser excellente pour les demandes de découpe et de marquage dans toutes les industries.

Bien que le marquage au laser et la gravure au laser soient utilisés de manière interchangeable, il existe des moyens de graver des matériaux et de les marquer en surface. Il y a beaucoup à considérer dans le monde du marquage au laser, nous allons donc passer en revue tout ce que vous devez savoir sur la gravure et le marquage de surface. Nous verrons à quoi ces processus peuvent être utilisés, sur quels matériaux ils fonctionnent, comment fonctionne la gravure au laser et en quoi ces méthodes diffèrent des techniques similaires comme la gravure au laser et le marquage par micro-percussion.

Qu'est-ce que la gravure ?

La gravure au laser est centrée sur l'ablation du matériau - c'est-à-dire l'enlèvement - via le laser et la chaleur élevée. Le laser concentre la chaleur sur la surface du matériau et coupe les crevasses profondes selon le motif souhaité. Le résultat est une sculpture permanente à contraste élevé qui restera lisible même après l'usure ou les traitements de surface.

La gravure au laser fonctionne avec une large gamme de matériaux et crée une coupe durable. Il est idéal pour les applications où les informations d'identification doivent rester en place pendant des années, même en présence de conditions difficiles. Par exemple, après des années d'exposition à des produits chimiques agressifs, à l'humidité et à la saleté, vous seriez toujours capable de lire une plaque signalétique gravée au laser attachée à un équipement industriel. Un scanner de codes-barres serait également capable de le lire, grâce au contraste élevé qui découle de ce processus.

Qu'est-ce qu'une machine de gravure laser ?

Comme vous l'avez peut-être deviné, une machine de gravure au laser effectue le processus de gravure au laser. De nombreuses machines peuvent graver, graver et marquer.

Voici comment ils fonctionnent:

  1. Contribution: Un opérateur introduit l'image, telle qu'un code-barres ou un logo, dans le système de contrôle de la machine, qui lui indique de se déplacer sur le matériau en fonction du motif.
  2. coupe: Le laser crée suffisamment de chaleur pour sublimer le matériau, ce qui signifie qu'il passe directement d'un solide à un gaz où il entre en contact avec le laser. Lorsque cela se produit, une crevasse profonde est laissée derrière. Cette crevasse et la surface rugueuse qu'elle contient sont excellentes pour capturer la lumière, de sorte que les coupes apparaissent plus sombres et lisibles, comme du texte sur une feuille de papier.
  3. Traitement : Une fois le processus de découpe terminé, la pièce peut passer à un traitement ultérieur, tel qu'un grenaillage ou un traitement thermique. Contrairement à certaines autres méthodes de découpe, la gravure au laser reste lisible après le traitement car le matériau est retiré, pas seulement modifié.

Gravure au laser vs gravure au laser

Vous pouvez entendre la gravure au laser et la gravure au laser utilisées de manière interchangeable. Bien que similaires, ce sont deux méthodes distinctes. La principale différence réside dans la profondeur des coupes. La gravure est moins profonde et ne modifie pas la forme du matériau. Bien que la gravure utilise également un laser, elle ne fait que fondre le matériau sur la surface, ce qui le fait se dilater et prend une texture plus rugueuse. Cela affecte également sa réflectivité et augmente le contraste.

La gravure et la gravure peuvent être utilisées ensemble pour un contraste supplémentaire. Par exemple, si le métal nu est particulièrement sombre, la gravure peut ne pas être suffisamment sombre pour fournir le contraste dont vous avez besoin pour la lisibilité. La gravure peut ajouter des marques plus claires à la partie non gravée pour augmenter le contraste.

Qu'est-ce que le marquage de surface ?

Une autre solution de marquage permanent est le marquage de surface. Dans cette méthode, la surface n'est pas découpée mais marquée d'une autre manière, en fonction du matériau. La forme générale est laissée intacte. Les méthodes de marquage de surface comprennent :

  • Recuit: Le recuit est utilisé avec des métaux et repose sur oxydation. La chaleur du laser amène les molécules sous la surface du métal à s'oxyder ou à gagner des électrons. Le résultat est un changement de couleur sur la surface sans altérer la texture ni enlever de matière.
  • Coloration : La coloration utilise le laser pour créer une sorte de réaction chimique, telle que la carbonisation des plastiques. La suie qui se forme lorsque le plastique est chauffé fait une marque sombre.
  • Moussant: Le moussage crée des bulles de gaz sur un matériau, à savoir le plastique foncé, via la chaleur du laser. Les bulles de gaz modifient la réflectivité de la surface, la rendant plus claire.
  • Carbonisation : Enfin, il y a la carbonisation. Au fur et à mesure que le matériau est chauffé, des gaz comme l'hydrogène et l'oxygène sont libérés, laissant derrière eux un espace avec une concentration plus élevée de carbone qui apparaît sombre. Cette méthode est généralement utilisée sur des matériaux de couleur claire comme le bois, les polymères et le cuir.

Le marquage de surface est un excellent moyen d'ajouter un marquage permanent tout en maintenant une surface lisse. Comme la gravure, cette méthode est souvent utilisée à des fins d'identification, comme les codes à barres et les étiquettes. Les utilisations typiques incluent les dispositifs industriels et médicaux, le recuit offrant une excellente apparence sur les métaux courants dans l'industrie comme le titane et l'acier inoxydable. Il présente également moins de risque d'endommager les composants en raison d'un enlèvement excessif de matière. Le marquage au laser est également populaire dans les applications décoratives telles que les logos et les motifs.

Applications de gravure au laser

Les machines de gravure et de marquage au laser sont utilisées dans des applications aussi bien robustes que délicates grâce à des résultats fiables et durables et à des capacités de conception flexibles. Voici quelques utilisations courantes de ces techniques.

Dispositifs médicaux et fournitures

De nombreux dispositifs médicaux relèvent les exigences de la Food and Drug Administration (FDA) pour les identificateurs d'appareil uniques (UDI). Les UDI contiennent des informations sur des éléments tels que le fabricant, le numéro de série et le numéro de lot ou de lot. L'UDI doit rester lisible pendant toute la durée de vie du produit, afin que tous les problèmes qui apparaissent après la distribution, tels que les défauts et les rappels, puissent être traités de manière appropriée.

La gravure ou le marquage au laser conviennent parfaitement à de nombreux UDI, car ils ne s'usent pas avec le temps, même après une utilisation intensive et une exposition à des produits de nettoyage. Des bassins de lit et fauteuils roulants aux équipements d'imagerie, implants cochléaires et pompes à perfusion, vous constaterez que l'impact de la gravure au laser sur la conformité des dispositifs médicaux est significatif.

Composants aérospatiaux

Les l'industrie aérospatiale fait face à des exigences similaires de la Federal Aviation Administration (FAA). De nombreux composants doivent être marqués avec des informations telles que le nom du fabricant, le numéro de pièce et les certifications appropriées. La traçabilité est ici aussi essentielle, mais l'industrie aérospatiale a également tendance à utiliser la gravure et le marquage laser car ils travaillent sur des matériaux ignifuges et aident à l'assemblage.

Les exigences d'étiquetage de la FAA exigent une ignifugation, et la gravure d'informations sur un métal ignifuge fait l'affaire. Comme pour les soins de santé, les informations sur la pièce peuvent être utilisées pour la traçabilité lors des rappels ou des notifications, et elles peuvent aider à identifier les pièces lors de l'assemblage et du positionnement.

Autre

Vous trouverez également la gravure, la gravure et le marquage au laser utilisés dans les processus de fabrication et de personnalisation pour :

  • Composants automobiles : La traçabilité est vital pour l'industrie automobile, aussi. Les pièces doivent être facilement identifiées lors des rappels et des divers processus de garantie pour assurer la sécurité de la population générale. Ils doivent également résister à la chaleur élevée et aux éléments.
  • Applications industrielles: L'impression laser industrielle crée des marquages ​​qui résistent aux conditions environnementales difficiles des environnements industriels, comme l'exposition aux produits chimiques, à la saleté, à l'humidité et aux vibrations.
  • Electronique: De nombreux appareils électroniques utilisent la gravure, la gravure ou le marquage au laser pour la signalisation permanente. Les numéros de série, les logos et les certifications sont tous d'excellents candidats.
  • Militaire et défense : Militaire et les produits de défense doivent être étiquetés qui reste clair et lisible quelles que soient les menaces imprévisibles que l'environnement peut leur imposer.
  • Pétrole et gaz : Une traçabilité et une durabilité élevées font à nouveau de la gravure et du marquage au laser un bon choix pour l'industrie pétrolière et gazière.
  • Biens de consommation: De nombreux biens de consommation utilisent également la gravure, la gravure et le marquage au laser pour ajouter des marques attrayantes mais durables sur divers articles, des téléphones et ordinateurs portables aux mélangeurs et lampes. Cela peut également être un excellent moyen d'ajouter des codes-barres permanents et des images scannables à l'emballage.
  • Bijoux et récompenses : Le marquage et la gravure au laser peuvent également ajouter des marquages ​​personnalisables aux trophées, plaques et bijoux.

Quels matériaux pouvez-vous graver au laser ?

L'une des raisons pour lesquelles la gravure et le marquage au laser sont si populaires est que vous pouvez les utiliser sur une large gamme de matériaux. Les métaux sont courants, mais vous pouvez également graver et marquer des objets comme le plastique, le verre et le bois.

Voici quelques exemples de matériaux gravables au laser :

  • Les métaux: Presque tous les métaux peuvent être gravés, y compris l'acier, aluminium, fer, argent et or. Étant donné que la gravure résiste au post-traitement, vous pouvez traiter les métaux pour un large éventail d'usages et d'apparences après la découpe. Certains métaux nécessitent des températures plus élevées pour la vaporisation, vous devrez donc tenir compte de votre métal lors du choix d'une machine laser. Le titane, par exemple, est notoirement difficile à couper avec un point de vaporisation de 3,260 XNUMX degrés Celsius, tandis que l'argent est plus facile à seulement 1,950 XNUMX degrés Celsius.
  • Plastiques: Les plastiques, comme l'acrylique et le polyoxyéthylène (POM), sont utilisés dans une grande variété de produits gravables et marquables grâce à des couleurs et des caractéristiques physiques polyvalentes.
  • Contreplaqué et panneaux de fibres à densité moyenne (MDF) : Ces produits en bois offrent des apparences naturelles et de couleur claire et répondent bien à la gravure et au marquage.
  • Verre: De nombreux types de verre peuvent être gravés et gravés pour des effets époustouflants, parfaits pour les emballages de produits et le matériel promotionnel.
  • Cuir: Le cuir est résistant et ne répond pas toujours bien aux méthodes de gravure mécanique, mais les lasers le découpent rapidement.
  • Stone: Vous pouvez même utiliser des outils de marquage au laser sur la pierre, qui pourraient être utilisés pour des projets extérieurs comme la gravure d'un logo sur un carreau de passerelle.

Types de machines laser

Il existe plusieurs types de machines de marquage laser parmi lesquelles choisir, chacune fonctionnant de différentes manières et convenant le mieux à des matériaux et à des tâches spécifiques. Ils diffèrent principalement par comment ils excitent les électrons dans le laser pour lui donner la haute énergie nécessaire à la découpe. Les machines laser peuvent utiliser différents matériaux pour ce faire, y compris des gaz et des solides. Les lasers qui utilisent des matériaux solides sont appelés lasers à semi-conducteurs.

Marqueurs laser à fibre

Marqueurs laser à fibre sont des lasers à semi-conducteurs qui utilisent des fibres de verre pour conduire l'électricité. La lumière est initialement émise par un diode laser et se déplace à travers un câble à fibre optique. Le câble est équipé de composants spéciaux qui modifient la lumière. Par plusieurs processus complexes et l'exposition aux éléments de terres rares, la lumière atteint des longueurs d'onde spécifiques et des niveaux d'énergie plus élevés. Les lentilles modifient ensuite la forme du faisceau pour s'adapter à l'application de coupe.

Bien qu'ils puissent être plus coûteux, les lasers à fibre sont très puissants et peuvent produire des faisceaux extrêmement petits pour une précision accrue. Ils fonctionnent bien avec presque tous les matériaux et sont pratiquement sans entretien avec une longue durée de vie.

Marqueurs laser CO2

Le type de laser utilise des gaz pour transmettre l'électricité et alimenter le laser. La lumière émise se déplace à travers des tubes de verre remplis d'un mélange gazeux qui comprend du dioxyde de carbone (CO2), ainsi que des gaz comme l'azote, l'hélium et l'hydrogène. De chaque côté du tube se trouvent des miroirs, un entièrement réfléchissant et un partiellement réfléchissant. Au fur et à mesure que la lumière rebondit entre les miroirs, elle gagne en intensité, ne traversant le miroir partiellement réfléchissant que lorsqu'elle devient suffisamment brillante. Il est ensuite focalisé sur la surface de coupe.

Lasers CO2 sont assez puissants et peuvent couper à travers divers matériaux, mais ils fonctionnent exceptionnellement bien avec des non-métaux comme le bois, les plastiques et le cuir. Vous pouvez même les utiliser dans certaines applications de transformation des aliments. Leurs exigences de maintenance sont plus lourdes qu'un laser à fibre car tout problème avec les tubes ou le système de miroir peut mettre la machine hors service.

Laser à cristal

Ces lasers offrent une puissance de coupe extrêmement élevée grâce à certains cristaux comme médium à l'état solide. Ces cristaux, à savoir le grenat et le vanadate, sont "dopés" avec divers ions qui aident en conférant des caractéristiques spécifiques au faisceau. Deux options courantes sont :

  • Nd:YAG : Grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme
  • Nd:YVO : Ortho-vanadate d'yttrium dopé au néodyme

Ces cristaux sont polyvalents et permettent au laser d'atteindre une énergie et des performances exceptionnellement élevées. Par exemple, lasers au vanadate peuvent obtenir une meilleure qualité de faisceau, une meilleure profondeur de champ et une meilleure puissance de crête que les lasers à fibre.

Les cristaux permettent également de créer des lasers avec différentes longueurs d'onde. Certains matériaux réagissent mieux aux longueurs d'onde vertes, bleues ou ultraviolettes qu'à la gamme infrarouge typique. Un laser vert, par exemple, est couramment utilisé pour les métaux précieux comme l'or et l'argent, ainsi que pour les composants électriques, les cartes de circuits imprimés et autres appareils électroniques sensibles.

Marqueurs laser vs Dot Peening

Vous avez peut-être rencontré le dot peening comme autre méthode de marquage permanent. Le martelage par points, également appelé estampage ou marquage de broches, utilise de petites broches dures pour créer des indentations sur la surface du matériau. Ces minuscules trous rendent la surface plus rugueuse et altèrent sa réflectivité. Bien que les machines de martelage par points soient moins chères que les lasers, les marqueurs laser peuvent offrir de bien meilleurs résultats.

Voici quelques-unes des raisons pour lesquelles vous pourriez choisir le marquage laser plutôt que le dot peening :

  • Marquer la qualité : Le grenaillage est plus faible en contraste et peut être difficile à lire. Les lecteurs de codes-barres peuvent nécessiter des conditions d'éclairage spécifiques pour lire un code-barres martelé. Le marquage au laser offre des marquages ​​plus cohérents et détaillés avec des taux de rebut inférieurs.
  • Entretien: Contrairement aux équipements micro-percussion, les lasers n'impliquent pas de contact entre la machinerie et la surface. Ils n'ont pratiquement aucune usure mécanique et n'ont pas de pièces qui nécessitent des remplacements réguliers, comme les goupilles de microperforation.
  • La vitesse: Les lasers sont plus rapides que les machines à micro-percussion pour répondre à des temps de cycle plus exigeants.
  • Options de marquage : Comme ils offrent un contraste plus faible, les marquages ​​par micro-percussion ne conviennent pas à certaines marques, comme les codes-barres 1D. La plupart des marquages ​​par micropercussion seront également détruits par tout traitement de surface supplémentaire, tandis que les traitements au laser restent lisibles.
  • Matériels : Avec plus d'options de configuration, le marquage laser peut s'adapter à une plus large gamme de matériaux.

Les marqueurs Dot Peen peuvent toujours être un bon choix pour certaines applications moins exigeantes, mais cela dépend vraiment de votre produit. Dans la plupart des cas, un marqueur laser est le meilleur choix.

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