Anwendungsforschung einer 5-Watt-355-Laserquelle, die auf QR-Codes unter 1 x 1 mm markiert

 

Als modernes Präzisionsbearbeitungsverfahren hat die Lasermarkierungstechnologie beispiellose Vorteile gegenüber herkömmlichen Bearbeitungsverfahren wie Korrosionserosion, Funkenerosion, mechanischem Ritzen und Drucken.

 

Die Nachfrage nach Präzisionskennzeichnung in der industriellen Fertigung hat sich in den letzten Jahren positiv entwickelt. Insbesondere die Produktion von Premium-Konsumgütern treibt diesen Trend voran, um höchste Qualität zu gewährleisten, wie z. B. die Kennzeichnung von Logos und ultrafeinen 2D-Matrix-Codes für die Teileverfolgung, das Management der Lieferkettenqualität und die Verhinderung von Produktpiraterie. In vielen Fällen sind solche Codes für Verbraucher bewusst unsichtbar, können aber im Produktionsprozess von Sensoren ausgelesen werden.

 

Die Lasermarkiermaschine verwendet einen Laserstrahl, um die Oberfläche verschiedener Substanzen dauerhaft zu markieren. Die Wirkung des Markierens besteht darin, das tiefe Material durch das Verdampfen des Oberflächenmaterials freizulegen, um exquisite Muster, Marken und Zeichen zu gravieren. Laserbeschriftungsmaschinen werden hauptsächlich in CO2-Laserbeschriftungsmaschinen, Halbleiterlaserbeschriftungsmaschinen und Faserlaserbeschriftungsmaschinen unterteilt. Und YAG-Lasermarkiermaschinen, Lasermarkiermaschinen werden hauptsächlich in einigen Fällen eingesetzt, in denen eine feinere und höhere Präzision erforderlich ist.

 

Aufgrund dieser Vorteile wird die Präzisionslasermarkierung zunehmend in einer Vielzahl industrieller Fertigungsindustrien eingesetzt, darunter Mikroelektronik, Halbleiter und die Automobilindustrie.

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Vorteile der Lasermarkiertechnik:

 

1. Bei der Lasermarkierung als Bearbeitungsmethode entsteht keine Bearbeitungskraft zwischen Werkstück und Werkstück. Es hat die Vorteile, dass kein Kontakt, keine Schneidkraft und wenig Wärmeeinfluss vorhanden sind, was die ursprüngliche Genauigkeit des Werkstücks gewährleistet.

 

2. Die räumliche Steuerbarkeit und die zeitliche Steuerbarkeit des Lasers sind sehr gut, und der Freiheitsgrad für die Materialqualität, Form, Größe und Bearbeitungsumgebung des Bearbeitungsobjekts ist sehr groß und eignet sich besonders für die automatische Bearbeitung und spezielle Oberfläche wird bearbeitet.

 

3. Die Lasermarkierungsmaschine hat eine feine Gravur und Gravur, und die Linien können die Größenordnung von Millimetern bis Mikrometern erreichen. Es ist sehr schwierig, die mit der Lasermarkierungstechnologie angebrachten Markierungen zu imitieren und zu verändern, was für die Fälschungssicherheit von Produkten äußerst wichtig ist.

 

4. Die Kombination aus Laserbearbeitungssystem (System) und computergestützter numerischer Steuerungstechnologie kann eine effiziente automatische Verarbeitungsausrüstung (shèbèi) bilden, die verschiedene Zeichen, Symbole und Muster drucken kann, eine benutzerfreundliche Software zum Entwerfen von Markierungsmustern und zum Ändern des Inhalts der Markierung Websites und passen sich der modernen Produktion an. Hohe Effizienz, schnelllebige Anforderungen.

 

 

Um diese präzisen Markierungsergebnisse zu erzielen, ist die Wahl des Lasertyps entscheidend. Es gibt zwei allgemein anerkannte Prinzipien der Lasermarkierung: Zum einen wird ein Laserstrahl mit höherer Energiedichte (es handelt sich um einen konzentrierten Energiefluss), der auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Materials gestrahlt wird, und die Oberfläche „thermisch bearbeitet“. des Materials absorbiert die Laserenergie. Der thermische Anregungsprozess findet im Bereich statt, so dass die Temperatur der Materialoberfläche (oder Beschichtung) ansteigt, was zu Metamorphose, Schmelzen, Ablation, Verdampfung und anderen Phänomenen führt. Eine andere Art der „Kaltbearbeitung“ besteht darin, mit (ultravioletten) Photonen mit sehr hoher Ladungsenergie die chemischen Bindungen im Material (insbesondere organische Materialien) oder dem umgebenden Medium aufzubrechen, so dass das Material durch einen thermischen Prozess zerstört wird. Diese Kaltumformung ist bei der Laserbeschriftung von besonderer Bedeutung, da es sich nicht um eine thermische Ablation, sondern um ein Kaltschälen handelt, das chemische Bindungen ohne den Nebeneffekt einer „thermischen Schädigung“ aufbricht, also die Innenschicht und angrenzende Bereiche der bearbeiteten Oberfläche nicht beeinträchtigt. Erhitzen oder thermische Verformung und andere Effekte erzeugen. Beispielsweise werden Excimerlaser in der Elektronikindustrie verwendet, um dünne Filme aus chemischen Spezies auf Substratmaterialien abzuscheiden, wodurch schmale Gräben in Halbleitersubstraten erzeugt werden.

 

Lasermarkierungen mit geringerer Präzision und geringerer Qualität verwenden aufgrund der geringeren Kosten hauptsächlich Infrarot-Faserlaser. Auf der anderen Seite können Pikosekunden- und Femtosekunden-Erreger mit ultrakurzen Pulsen Markierungsergebnisse höchster Qualität und 2D-Matrixcodes in fast jedem Material erzeugen, jedoch zu deutlich höheren Kosten. Die Lösung für das Kosten- und Leistungsdilemma ist ein gut konzipierter gepulster UV-Nanosekundenlaser.

 

UV-Laserbeschriftungsmaschine, die alle wichtigen Anforderungen für die Beschriftung ultrafeiner Datenmatrizen bis zu einer Größe von 100 µm erfüllt. Ultraviolette Wellenlängen erzeugen feinere Merkmale und Markierungen aufgrund der Fähigkeit, in den meisten Materialien auf eine engere Punktgröße und eine flachere Absorptionstiefe zu fokussieren. Es ist auch eine sehr hohe Strahlqualität verfügbar, dh ein kreisförmiges Strahlprofil mit geringem Astigmatismus und M², wodurch Benutzer nahezu beugungsbegrenzte Brennflecke erzielen können. Die typische Elliptizität von UV-Lasern ist <1,1, der Astigmatismus <0,1* und M² beträgt etwa 1,1.

 

 

Da qualitativ hochwertige Ergebnisse auch vom jeweiligen zu bearbeitenden Material abhängen, benötigen wir ein breites und flexibles Spektrum an Laserparametern, um ein breites Materialspektrum abzudecken. UV-Lasermarkierer sind in Hochenergiemodellen mit UV-Bereichen >100 µJ und >200 µJ bei 532 nm und Versionen mit höherer Leistung bis zu >4 W bei 355 nm und >5 W bei 532 nm durch hohe Wiederholraten erhältlich. diese Bedürfnisse erfüllen.

 

Wir benötigen auch fortschrittliche Impulssteuerungsfunktionen, um eine qualitativ hochwertige Bearbeitung zu ermöglichen. Pulse-on-demand (E-Pulse™) mit konstanter Impulsenergie ermöglicht schnelles Präzisionsmarkieren und bietet PSO-Bewegungsfähigkeiten (Application Focus #44). Die Closed-Loop-Pulsenergiesteuerungsfähigkeit von UV-Lasern, genannt E-Track™ (berichtet in Application Focus Nr. 32), ermöglicht eine Feinsteuerung jedes Laserpulses, was zu ultrafeinen Strukturen führt. Mit einem UV-Laser demonstrieren wir die Markierung von ultrafeinen maschinenlesbaren Barcodes in mobilen Geräteanwendungen und Keramiken, die in Kalknatronglas verwendet werden. Mit UV-Wellenlängen konnten wir Punkte mit einer Größe von weniger als 10 µm erzeugen, was zu einer 200-µm-Datenmatrix mit 20 × 20 Punkten führte. Aufgrund der hervorragenden Strahleigenschaften von UV-Lasern haben wir diese kleinen Spots mit einem Galvo-Spiegel erreicht, der ein telezentrisches Objektiv mit f = 100 mm enthält, dh mit moderater Fokussierung ohne komplexe Anforderungen an die Probenpositionierung. Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und Markierzeit von ca. 100 ms können für 20×20 Barcodes mit dem Galvo-Spiegel erreicht werden.

 

 

Eine weitere Anwendung, die eine Hyperfeinstruktur erfordert, ist das direkte Schreiben von Logos. Strenge Anforderungen an die Oberflächenqualität schreiben die Verwendung ultrafeiner Strukturen vor, sodass der Kontrast dieses Logos ein neuartiges und hochwertiges Aussehen erzeugt, ohne die Oberflächentopografie zu beeinträchtigen. In vielen Fällen muss die Oberfläche glatt bleiben oder eine Art taktile Empfindung aufweisen, wenn sie von einem Menschen berührt wird.

 

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein gepulster UV-Nanosekundenlaser mit attraktiven Kosten und Leistung ultrafeine Strukturen auf 2D-Datenmatrizen sowie auf verschiedenen Materialien, die zur Logomarkierung verwendet werden, effizient erzeugen kann. UV-Laserbeschrifter sind ideal für diese anspruchsvollen Anwendungen.