Comparaison des lasers à fibre CO2 et à diode pour le marquage des métaux

Les codes-barres, les numéros de série et les logos servent d'identificateurs permanents qui assurent la traçabilité et la valeur de la marque des composants métalliques. Parmi les différentes méthodes de marquage, la gravure laser est apparue comme la solution idéale pour créer ces marquages précis et durables. Cependant, avec de multiples technologies laser disponibles - y compris les lasers CO₂, à fibre et à diode - la sélection du système approprié nécessite une considération attentive.

Alors que les lasers à fibre dominent les applications de gravure sur métaux, les lasers CO₂ et à diode offrent chacun des avantages uniques. Cette analyse examine les caractéristiques techniques et les cas d'utilisation optimaux pour les trois technologies.

Les lasers à fibre représentent le premier choix pour le marquage des métaux, offrant une vitesse, une précision et une efficacité opérationnelle supérieures. Ces systèmes utilisent une fibre dopée à l'ytterbium (Yb) pour générer un laser à longueur d'onde de 1064 nm qui interagit efficacement avec les matériaux métalliques. La technologie s'adapte à presque tous les types de métaux, notamment :

• Aluminium et aluminium anodisé
• Diverses nuances d'acier et acier inoxydable
• Alliages de magnésium, de plomb, de zinc et de cuivre

Les lasers à fibre prennent en charge trois principales techniques de marquage des métaux :

• Gravure laser : Crée des marquages noir/blanc à contraste élevé en modifiant la microstructure de surface. Les effets blancs résultent d'une réflexion diffuse, tandis que les marques noires se forment lorsque la lumière est piégée dans les structures de surface.
• Gravure profonde : Supprime les couches de matériau par vaporisation, produisant des marquages durables résistants à l'usure et au post-traitement.
• Recuit laser : Génère des marques noires sous la surface sur les métaux ferreux par oxydation contrôlée, en conservant la texture de surface d'origine.

Un seul système laser à fibre peut effectuer les trois processus grâce à des ajustements de paramètres. Les marqueurs laser à fibre de qualité industrielle commencent généralement autour de 120 000 $, tandis que les modèles de paillasse se situent entre 5 000 $ et 25 000 $.

Avec une longueur d'onde de 10,6 μm que les métaux absorbent mal, les lasers CO₂ nécessitent des approches alternatives pour le marquage métallique :

• Élimination du revêtement : Ablate sélectivement les traitements de surface sur l'aluminium anodisé ou l'acier inoxydable revêtu de poudre, créant un contraste sans modification du métal.
• Liaison chimique : Nécessite des composés de marquage spécialisés (par exemple, CerMark) qui se lient aux surfaces métalliques lorsqu'ils sont activés par le laser.

Les lasers CO₂ excellent principalement avec les matériaux non métalliques comme le bois, l'acrylique et le cuir.

Les lasers à diode offrent des solutions de marquage des métaux abordables (certains en dessous de 1 000 $) avec une puissance et une précision réduites. Les principales variations incluent :

• Marquage direct : Les diodes de 1064 nm peuvent graver les métaux de la même manière que les lasers à fibre, avec des limitations de performance.
• Marquage assisté : Les diodes à longueur d'onde plus courte (400-500 nm) nécessitent des composés de marquage comme les systèmes CO₂.

Les lasers à diode à couplage fibre améliorent la qualité du faisceau pour une précision de marquage accrue.

Les prix des marqueurs laser pour métaux varient de quelques centaines à plusieurs centaines de milliers de dollars. Onze facteurs critiques déterminent le prix du système :

1. Technologie laser : Les systèmes à fibre exigent des prix plus élevés, mais offrent des performances supérieures et des coûts d'exploitation inférieurs.
2. Puissance laser : Une puissance plus élevée permet un traitement plus rapide, mais augmente les coûts d'équipement.
3. Fonctionnalités de sécurité : Les enceintes de classe 1 et les systèmes d'extraction de fumées ajoutent des coûts, mais réduisent les risques pour la sécurité.
4. Systèmes de refroidissement : La gestion thermique avancée prolonge la durée de fonctionnement.
5. Composants optiques : Des optiques de haute qualité garantissent des performances de faisceau constantes et une longue durée de vie.
6. Capacités d'automatisation : L'intégration robotique et le chargement automatisé augmentent le débit.
7. Dimensions de la zone de travail : Des champs de marquage plus grands peuvent accueillir des composants plus volumineux.
8. Interface utilisateur : Des commandes intuitives simplifient le fonctionnement pour les non-spécialistes.
9. Protocoles de communication : La compatibilité avec les réseaux industriels permet l'intégration à la chaîne de production.
10. Durabilité de la construction : Les conceptions robustes résistent aux environnements industriels difficiles.
11. Vérification de la qualité : Les systèmes de vision intégrés valident la précision du marquage.

Les systèmes de qualité industrielle intègrent des fonctionnalités telles que la modulation d'impulsions pour un marquage à grande vitesse, des optiques de précision, des systèmes de sécurité intégrés et une vérification automatique de la qualité pour garantir des résultats constants dans les environnements de production.