Lasery diodowe: Przewodnik po precyzyjnym znakowaniu, grawerowaniu i cięciu

• Definicja: Po włączeniu zasilania energią elektryczną laser diodowy wykorzystuje diodę półprzewodnikową do generowania wiązki lasera, która następnie zazwyczaj emituje niebieskie światło.
• Kluczowe mocne strony: Kompaktowa konstrukcja, energooszczędność i wysoka precyzja
• Zastosowania: Precyzyjne grawerowanie powierzchni, cięcie cienkich materiałów i znakowanie o wysokim kontraście na różnych materiałach
• Zalety: Kompaktowa konstrukcja, energooszczędność, długa żywotność  
• Ograniczenia: Brak możliwości obróbki przezroczystego akrylu lub przezroczystego szkła, a także cięcia grubych materiałów 

Lasery diodowe wykorzystują niewielki komponent elektroniczny (diodę półprzewodnikową) do generowania wiązki lasera po doprowadzeniu do niej energii elektrycznej. Następnie laser emituje wiązkę lasera o długości fali światła niebieskiego, która jest bardzo energooszczędna. Lasery te od ich wczesnej reputacji jako narzędzi hobbystycznych przeszły ewolucję do zastosowań przemysłowych. Dzisiejsze przemysłowe lasery diodowe zapewniają profesjonalną precyzję znakowania, grawerowania i cięcia przy produkcji i zastosowaniach kreatywnych.

Lasery diodowe wytwarzają światło przy użyciu materiałów półprzewodnikowych. W urządzeniu Speedy 100 cross osiem diod laserowych z pojedynczym emiterem diodowym o mocy ok. 5,5 W każdy jest połączonych w celu utworzenia potężnej wiązki o mocy 40 W. Odbywa się to za pomocą połączenia (szeregowego) 4 emiterów (w linii) i łącznika wiązek polaryzacyjnych, który łączy 2 gałęzie po 4 emitery każda. Łącznik wiązek polaryzacyjnych łączy wiązki o prostopadłych polaryzacjach w jedno zunifikowaną wiązkę wyjściową. 

Efekt: Kompaktowe, wysoce wydajne źródło lasera o doskonałej jakości wiązki i niskiej rozbieżności. Emitowane światło ma długość fali 450 nm - dokładnie w widzialnym niebieskim spektrum. Krótsza długość fali odgrywa kluczową rolę w kontakcie laserów diodowych z różnymi materiałami. 

Poznaj maszynę z laserem diodowym

Lasery diodowe doskonale sprawdzają się przy obróbce materiałów organicznych i tworzeniu trwałych oznaczeń na komponentach przemysłowych: 

• Znakowanie przemysłowe: Lasery diodowe doskonale nadają się do znakowania metali, tworzyw sztucznych, a także płytek drukowanych (PCB) kodami QR o wysokiej rozdzielczości, numerami seryjnymi w celu identyfikowalności produktu lub umieszczania na nich innych szczegółowych informacji.
  • Cięcie cienkich materiałów: Laser diodowy może być używany zarówno do cięcia, jak i znakowania, lecz jego zastosowanie jest ograniczone do obróbki cienkich materiałów takich jak sklejka, papier i karton. Ze względu na długość fali niebieskiego światła lasery diodowe nie mogą ciąć przezroczystego akrylu, przezroczystego szkła ani grubych materiałów takich jak kamień, ceramika i metale.
  • Grawerowanie o wysokim kontraście: Laser diodowy wyśmienicie się sprawdza przy grawerowaniu materiałów z wysokim kontrastem. Na materiałach takich jak ciemny akryl, skóra, drewno i korek można z łatwością grawerować znaki firmowe, personalizować je i poddawać obróbce w inny sposób. 

Przy wyborze maszyny laserowej zetkniesz się z różnymi technologiami, a wybór właściwej do danego zastosowania może być nie lada wyzwaniem. Podstawową różnicą między laserami diodowymi a laserami CO2 jest źródło światła: 

Reakcje fotochemiczne vs. termiczne 

W przeciwieństwie do laserów CO₂, które do obróbki materiałów wykorzystują WYŁĄCZNIE ciepło, lasery diodowe mogą wywoływać reakcje fotochemiczne. Reakcje te zachodzą, gdy fotony zrywają wiązania chemiczne bez znacznego podgrzewania materiału. Rezultatem są czyste, kontrastowe oznaczenia z bardzo małą ilością zanieczyszczeń i bez strefy wpływu ciepła. Można to porównać z opalaniem skóry powodowanym TYLKO przez promienie UV (a NIE przez ciepło). W podobny sposób lasery diodowe można stosować do znakowania tworzyw sztucznych i materiałów organicznych (w tym warstwy lutowniczej płytki drukowanej) bez ich spalania lub topienia, co czyni je idealnymi urządzeniami do delikatnych zastosowań. 

Laser diodowy:

• Źródło światła: Używana jest dioda półprzewodnikowa tworząca laser światła niebieskiego
• Moc wyjściowa: Niższa niż w przypadku laserów CO2, ale dlatego idealnie się sprawdza przy wykonywaniu precyzyjnych zadań
• Najlepsze zastosowania: Identyfikowalność na potrzeby marketingu, personalizacja i grawerowanie
• Inwestycja: Niższy koszt początkowy i duża energooszczędność podczas użytkowania 

Laser CO2:

• Źródło światła: Lasery CO2 wykorzystują rurkę wypełnioną gazem, która wytwarza wiązkę lasera
• Moc wyjściowa: Wyższa niż w przypadku lasera diodowego
• Najlepsze zastosowania: Cięcie grubych materiałów, obróbka przezroczystego szkła i akrylu
• Inwestycja: Wyższy koszt początkowy i wyższy pobór mocy 

Dla firm specjalizujących się w precyzyjnym znakowaniu, personalizacji i identyfikowalności dla przemysłu o małym lub średnim wolumenie produkcji lasery diodowe stanowią praktyczną równowagę między opłacalnością i niezawodnością. Maszyny klasy przemysłowej, takie jak Speedy 100 cross, mają te zdolności i pozwalają osiągnąć profesjonalne wyniki. 

Dlaczego niektóre materiały można poddawać obróbce, a inne nie? 

Kompatybilność materiału z laserem diodowym zależy od tego, jak dobrze pochłania on światło o długości fali 450 nm. Jeśli materiał jest przezroczysty dla tej długości fali, wiązka lasera po prostu przechodzi przez niego bez żadnego efektu. 

Odpowiednie materiały to m.in.: 

• Metale (np. WSZYSTKIE stale, w tym stale nierdzewne)
• Wiele tworzyw sztucznych
• 2-warstwowe tworzywa sztuczne plastik z czarnym rdzeniem
• Drewno, papier, skóra itp.  

Materiały, które nie nadają się do obróbki: 

• Przezroczysty akryl (PMMA), szkło bezbarwne  

Materiały, które słabo nadają się do obróbki: 

• 2-warstwowe tworzywo sztuczne z białym rdzeniem 

Materiały te nie pochłaniają skutecznie światła niebieskiego, więc lepiej nadają się do obróbki laserem CO₂. 

Szczegółową listę kompatybilnych materiałów można znaleźć na stronie Zakup materiałów

Wysokiej jakości lasery diodowe (takie lasery marki Trotec) posiadają wyjątkową żywotność, zwykle ocenianą na 25 000 do 50 000 godzin, a w optymalnych warunkach może ona przekroczyć 100 000 godzin. 

Aby zmaksymalizować żywotność i chronić inwestycję, maszyny klasy przemysłowej posiadają kilka kluczowych funkcji: 

• Zarządzanie temperaturą: Praca w zalecanych temperaturach znacznie wydłuża żywotność komponentów
• Ochrona środowiska: Rozwiązania takie jak technologia InPack™ marki Trotec chronią wrażliwe komponenty optyczne i mechaniczne przed kurzem i zanieczyszczeniami, zapewniając stałą wydajność w środowiskach produkcyjnych.
• Niskie wymagania konserwacyjne: Lasery diodowe wymagają znacznie mniej konserwacji niż alternatywne lasery gazowe
• Sprawność: sprawność elektryczna powyżej 40% (moc wyjściowa lasera podzielona przez moc wejściową DC) w porównaniu do ok. 8% w przypadku laserów CO₂. Zmniejsza to koszty operacyjne i sprawia, że chłodzenie powietrzem z aktywną regulacją obrotów jest BARDZO ciche - o co najmniej 10 dB(A) mniej w porównaniu z laserem_CO2 o tej samej mocy chłodzonym powietrzem. 

Ze względu na długość fali niebieskiego światła, lasery diodowe mają ograniczone zastosowanie: 

• Przezroczyste materiały: Materiały takie jak przezroczyste szkło lub przezroczysty akryl stanowią wyzwanie dla laserów diodowych. Fala emitowana przez lasery diodowe ma długość, która nie jest z łatwością absorbowana przez przezroczyste materiały, co prowadzi do słabych wyników grawerowania/cięcia lub niemożności wykonania takiej obróbki.
• Grube materiały: Lasery diodowe doskonale nadają się do znakowania metali i innych grubych materiałów, ale nie mogą ich ciąć. 

Ochrona oczu jest niezbędna podczas wszystkich czynności wykonywanych za pomocą laserowa, szczególnie w przypadku laserów światła widzialnego takich jak niebieskie lasery diodowe. Dlatego zawsze należy używać specjalistycznych okularów ochronnych zaprojektowanych do blokowania określonej długości fali lasera diodowego. Nie wolno używać maszyny laserowej bez odpowiedniej ochrony oczu. 

Skontaktuj się z ekspertami od laserów diodowych

Nowoczesne przemysłowe lasery diodowe stały się precyzyjnymi narzędziami odpowiednimi do wymagających środowisk produkcyjnych. Szczególnie dobrze nadają się do zastosowań wymagających: 

• Precyzyjnego znakowania części przemysłowych
• Serializacji produktów i identyfikowalności za pomocą kodu QR
• Personalizacja i indywidualizacja 

W przypadku tych zastosowaniach, przemysłowy laser diodowy, taki jak 40-watowy Speedy 100 cross z dużą powierzchnią roboczą i zintegrowanym oprogramowaniem Ruby® stanowi praktyczne połączenie precyzji, niezawodności i wydajności operacyjnej.