Confronto di laser a fibra di CO2 e diodi per la marcatura dei metalli

Codici a barre, numeri di serie e loghi fungono da identificatori permanenti che forniscono tracciabilità e valore di marca ai componenti metallici. Tra i vari metodi di marcatura, l'incisione laser è emersa come la soluzione ideale per creare queste marcature precise e durevoli. Tuttavia, con le molteplici tecnologie laser disponibili, tra cui laser CO₂, a fibra e a diodi, la selezione del sistema appropriato richiede un'attenta considerazione.

Mentre i laser a fibra dominano le applicazioni di incisione dei metalli, i laser CO₂ e a diodi offrono ciascuno vantaggi unici. Questa analisi esamina le caratteristiche tecniche e i casi d'uso ottimali per tutte e tre le tecnologie.

I laser a fibra rappresentano la scelta migliore per la marcatura dei metalli, offrendo velocità, precisione ed efficienza operativa superiori. Questi sistemi utilizzano fibra drogata con itterbio (Yb) per generare un laser a lunghezza d'onda di 1064 nm che interagisce in modo efficiente con i materiali metallici. La tecnologia si adatta a quasi tutti i tipi di metallo, tra cui:

• Alluminio e alluminio anodizzato
• Vari gradi di acciaio e acciaio inossidabile
• Leghe di magnesio, piombo, zinco e rame

I laser a fibra supportano tre tecniche principali di marcatura dei metalli:

• Incisione laser: Crea marcature in bianco e nero ad alto contrasto alterando la microstruttura della superficie. Gli effetti bianchi derivano dalla riflessione diffusa, mentre i segni neri si formano quando la luce rimane intrappolata nelle strutture superficiali.
• Incisione profonda: Rimuove gli strati di materiale attraverso la vaporizzazione, producendo marcature durevoli resistenti all'usura e alla post-elaborazione.
• Ricottura laser: Genera segni neri sottosuperficiali sui metalli ferrosi mediante ossidazione controllata, mantenendo la trama superficiale originale.

Un singolo sistema laser a fibra può eseguire tutti e tre i processi tramite regolazioni dei parametri. I marcatori laser a fibra di grado industriale di solito partono da circa $120.000, mentre i modelli da banco variano da $5.000 a $25.000.

Con una lunghezza d'onda di 10,6μm che i metalli assorbono poco, i laser CO₂ richiedono approcci alternativi per la marcatura metallica:

• Rimozione del rivestimento: Ablata selettivamente i trattamenti superficiali su alluminio anodizzato o acciaio inossidabile verniciato a polvere, creando contrasto senza modificare il metallo.
• Legame chimico: Richiede composti di marcatura specializzati (ad esempio, CerMark) che si legano alle superfici metalliche quando vengono attivati dal laser.

I laser CO₂ eccellono principalmente con materiali non metallici come legno, acrilico e pelle.

I laser a diodi offrono soluzioni di marcatura dei metalli convenienti (alcune inferiori a $1.000) con potenza e precisione ridotte. Le varianti principali includono:

• Marcatura diretta: I diodi da 1064 nm possono incidere i metalli in modo simile ai laser a fibra, con limitazioni di prestazioni.
• Marcatura assistita: I diodi a lunghezza d'onda più corta (400-500 nm) richiedono composti di marcatura come i sistemi CO₂.

I laser a diodi accoppiati a fibra migliorano la qualità del fascio per una maggiore precisione di marcatura.

I prezzi dei marcatori laser per metalli variano da centinaia a centinaia di migliaia di dollari. Undici fattori critici determinano i prezzi del sistema:

1. Tecnologia laser: I sistemi a fibra richiedono prezzi premium, ma offrono prestazioni superiori e costi operativi inferiori.
2. Potenza laser: Una potenza maggiore consente un'elaborazione più rapida, ma aumenta i costi delle apparecchiature.
3. Funzionalità di sicurezza: Gli involucri di classe 1 e i sistemi di estrazione dei fumi aggiungono costi, ma riducono i rischi per la sicurezza.
4. Sistemi di raffreddamento: La gestione termica avanzata prolunga la durata operativa.
5. Componenti ottici: Ottiche di alta qualità garantiscono prestazioni e longevità costanti del fascio.
6. Funzionalità di automazione: L'integrazione robotica e il caricamento automatizzato aumentano la produttività.
7. Dimensioni dell'area di lavoro: Campi di marcatura più grandi possono ospitare componenti più grandi.
8. Interfaccia utente: I controlli intuitivi semplificano il funzionamento per i non specialisti.
9. Protocolli di comunicazione: La compatibilità con la rete industriale consente l'integrazione della linea di produzione.
10. Durata della costruzione: I design robusti resistono agli ambienti industriali difficili.
11. Verifica della qualità: I sistemi di visione integrati convalidano l'accuratezza della marcatura.

I sistemi di grado industriale incorporano funzionalità come la modulazione a impulsi per la marcatura ad alta velocità, ottiche di precisione, sistemi di sicurezza integrati e verifica automatizzata della qualità per garantire risultati costanti negli ambienti di produzione.