Hur fungerar lasermärkning?

Varför lasermärka / lasergravera?

Anledningen till att man märker med hjälp av laser är att det finns ett behov av en permanent märkning som är informationsrik, kostnadseffektiv och estetiskt tilltalande. Lasergravyr används inom en rad industrigrenar för att ge produkter, komponenter och artiklar livslång spårbarhet i form av klartext, 1-, 2- eller 3-dimensionella koder samt grafik.

Vad innebär märkning / gravering med laser?

Att lasermärka innebär att man med laserljus kan bearbeta ett material så att text eller grafik framträder på materialet.

Defintioner

Det förekommer flera olika begrepp för det faktum att man påverkar ett material med laserljus. Lasermärkning och lasergravyr är två begrepp som ibland används synonymt och ibland med skillnad i innebörd. Även begreppet laseretsning förekommer. Nedan följer några definitioner.

Gravering (engraving) betyder att man med lasern förångar material i objektet vilket ger en märkning som är synlig genom de skuggor och reflexioner som blir synliga som konsekvens av de bryningsvinklar i allmänljuset som skapas genom urgröpningen i materialets yta.

Termokemisk reaktion (thermo chemical reaction) uppstår när plaster reagerar på exponering från laserstrålning. Den märkning som då uppstår beror på vilken typ av reaktion som uppstår. Vanliga reaktioner är smältning, skumbildning och blekning, vilka alla är en funktion av materialsammansättningen och färgen på materialet. Tillsatser kan ibland användas för att uppnå färgförändring i eller framkalla märkning till en specifik färg. Benämns även kontrastmärkning.

Glödgning (annealing) med laser medför en färgförändring på de flesta banka stål. Genom noggrann kontroll av värmningen med laser så får man en mörk kontrastmärkning med bra läsbarhet utan att något material avlägsnas.

Avsmältning (ablation) med laser görs på eloxerade, pläterade och målade material genom att avlägsna toppskiktet och blottlägga basmaterialet som är i en kontrasterande färg.

Laserljusets våglängd?

De våglängder på laserljuset som oftast används vid industriellt tillämpning av laser är 1060 nm och 10600 nm (10,6 µm).

1060 nm är en våglängd som ligger i det frekvensområde som kallas near infrared. Laserkällor med i detta frekvensområde brukar användas till att bearbeta och märka icke-organsiska material så som metaller och plaster. Exempel på laserkällor är Nd:YAG och fiberlaser. Typiska applikationer är att märka metaller samt märka plaster genom färgförändring eller gravyr.

10600 nm eller 10,6 µm är en våglängd som ligger i ett frekvensområde som kallas mid infrared. 10600 nm används med fördel till att märka organiska material så som textilier, papper, glas och trä men även plaster (normalt bara gravering). 10600 mn påverkar materialet enbart termiskt. Koldioxidlasern (CO2-laser) ger ett laserljus med 10600 nm.

Laserljusets användningsområden vid märkning

Material

10600 nm (CO2)

1060 nm (Nd:YAG/Fiberlaser)

Plaster utan tillsats

Enbart gravyr

Både gravyr och färgförändring

Metaller

Nej

Ja

Eloxerad metall

Ja

Ja

Glas

Ja

Nej (ja med 355 nm)

Kiselskivor

Nej

Ja

Keramik

Ja

Ja

Papper, kartong

Ja

Nej (tryckfärg kan avlägsnas)

Trä

Ja

Nej

 

Två principer för att styra en laserstråle över materialet

Man kan dela upp sättet att styra laserstrålens rörelse på materialet i två huvudkategorier. Den ena typen kallas för kartesisk styrning och den andra kallas för galvanometerskanner.

Kartesisk styrning innebär att laserstrålen är fast och att märkobjektet förflyttas i x- och y-led med ett så kallat xy-bord. Tändning och släckning av strålen samt rörelsen av materialet med hjälp ax xy-bordet sker med hjälp av laserns programvara och elektronik.

I många fall är lasermaskiner med kartesisk styrning som bas, i själva verket hybridmaskiner. Det betyder att materialet rör sig i exempelvis y-led och laserstrålen i x-led. När man flyttar laserstrålen i ett led på detta sätt kallas det för ”flying optic”. Laserskärmaskiner är ofta hybridmaskiner med ”flying optic” i ett eller två led.

Galvanometerskanner innebär att laserstrålen styrs i X- och Y-led av två galvanometerstyrda speglar. Med hjälp av en F-Theta lins kan man ”rita” med laserstrålen på ett stillastående märkobjekt. Galvanometerskannern styrs med hjälp av laserns programvara och elektronik.

Att styra laserstrålen med galvanometerskanner betyder att man kan ha en större distans mellan linsen och märkobjektet, jämfört med kartetiskt styrda maskiner. En fördel med galvanometerstyrd laserstråle är hög märkhastighet och möjligheten till flexibilitet i placeringen av laserhuvudet.

Några vanliga material att lasermärka / lasergravera i

marking_typical_materials_1.jpg

Här ges exempel på material som ofta används vid lasermärkning. Bland plaster har vi ABS-plast, LEXAN, noryl, HDPE (eller PEHD) och PET. Metaller som fungerar bra att märka är kovar, eloxerad metall, aluminium, rostfritt stål och koppar. Keramik går ochså bra att märka.

Djupmärkning eller lasergravyr

marking_deep_500x500.jpg
Bilden visar djupmärkning eller lasergravyr som det också kallas. En urgröpning i metaller har skett genom att material har förångats av laserljuset. Märkmetod: Galvanometerskanner och 1060 nm laserljus.

 

Lasermärkning i bilindustrin

marking_automotive_500x500.jpg
Inom bilindustrin är lasermärkning en mycket vanlig applikation. Här ser vid den blad annat i detaljer på instumenteringen som avsmältning och information i plastlocket på en säkringslåda genom termokemisk reaktoin. Märkmetod: Galvanometerskanner och 1060 nm laserljus.

 

Lasermärkning / gravering av koder

marking_codes_500x500.jpg

Datamatrix och streckoder kan med fördel märkas med laser. Koderna ger mycket informatoin per ytenhet jämfört med märkningar gjorda i klartext. Märkmetod: Galvanometerskanner och 1060 nm laserljus.

 

Lasermärkning / gravering i förpackningsapplikationer

marking_packaging_500x500.jpg
Att produktmärka förpackningar med laser kan ha många fördelar. Man får en permanet märkning utan att fysiskt beröra märkobjektet. Proceduren blir ren och permanent. Märkmetod: Galvanometerskanner och 1060 nm laserljus.

 

Lasermärkning / gravering i medicinska metallapplikationer

marking_medical_500x500.jpg
Här ser vi några exempel på lasermärkningar i metall för medicinskt bruk. Bland annat kirurgiska verktyg och insrument samt inplantat i form av pacemaker-kropp som blivit spårbara med både datamatrixkod och klartext. Märkmetod: Galvanometerskanner och 1060 nm laserljus.

Lasermärkning / gravering i medicinska plastapplikationer

marking_medical_plastics_40.jpg
Medicinsk applikaton av lasermärkning i plast. Märkmetod: Galvanometerskanner och 1060 nm laserljus.

Lasermärkning / gravering i skärande verktyg

marking_cutting_tools_500x5.jpg
En mycket vanlig laserapplikaiton är lasermärkning av skärande verktyg. Märkmetod: Galvanometerskanner och 1060 nm laserljus.

Lasermärkning / gravering av lagerbanor och kugghjul

marking_gearsbearings_500x.jpg

Lasermärkning / gravering av tangentbord

marking_keyboards_500x500.jpg

Lasermärkning / gravering av el- och elektronikkomponenter

marking_electricelectronic.jpg

Lasermärkning / gravering av presentreklam och modedetaljer

marking_giftware_500x500.jpg

Lasermärkning / gravering av trä, glas och övriga icke-metaller

marking_wood_glass_non-meta.jpg

Lasermärkning / gravering för spårbarhet

marking_traceabilitysecuri.jpg