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MARCADO LÁSER: Elegir el mejor láser para su aplicación
May 08 , 2021Hoy en día existen muchos tipos diferentes de láseres de marcado que pueden marcar todos los materiales. Hasta hace unos años había límites en términos de calidad y variedad de materiales marcables, pero ya no es así.
Puede encontrar el marcador láser adecuado según el tipo de material y el resultado esperado.
Dada esta amplia gama de posibilidades, elegir un láser adecuado no es una tarea fácil y puede ser un desafío para muchos operadores en la industria. En este artículo intentaremos aclarar qué tener en cuenta a la hora de elegir el marcador láser adecuado a nuestras necesidades.
En primer lugar, debemos comprender las características del láser y las propiedades materiales de nuestros componentes.
Los principales parámetros a tener en cuenta a la hora de elegir son: el tipo de material, la calidad de marcaje, la estética a conseguir y la rapidez. En el caso de los marcadores láser autónomos, la velocidad se identifica con el tiempo de ciclo. El tiempo de ciclo es el tiempo que tarda un componente en completar todo su recorrido de marcado, desde su introducción en el sistema hasta la lectura (si la hay) del código 2D.
Entre los láseres de los que ha oído hablar con más frecuencia se encuentran los láseres de fibra, de onda, UV y, por supuesto, de CO2. Cada uno de estos se adapta a un material más que otro. En general, conocemos al Láser de Fibra por su total efectividad sobre los metales. El láser Green Wave es más adecuado para plásticos, como el láser UV más famoso. El láser de CO2 es el más utilizado para el marcado de materiales orgánicos. Dentro de la categoría Fibra, también existen alternativas tecnológicas adecuadas para aplicaciones particulares. Estamos hablando del láser MOPA y del láser Picosegundo. Los discutiremos con más detalle al final de este artículo.
Es importante entender cómo el material a marcar absorbe la luz láser en la longitud de onda del propio láser. Los materiales ferrosos y no ferrosos tienen una excelente absorción a 1064 nm, mientras que los metales preciosos lo hacen a 355 y 532 nm. Los plásticos también absorben la salida del láser de mayor longitud de onda.
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Tecnologías láser
El láser Nd:YAG se introdujo en el mercado hace casi 30 años y es quizás el más famoso y conocido de la industria. Esto se debe a la gran cantidad de aplicaciones que cubre. Originalmente, estos láseres eran bombeados por lámparas. Más tarde evolucionaron, reemplazando las lámparas con diodos. Los sistemas basados en diodos son robustos y tienen una excelente vida útil esperada. Una ventaja de los láseres Nd: YAG es la calidad de su rayo láser. Esto se debe al tamaño de punto más pequeño. Esto, junto con pulsos cortos, produce un pico de potencia alto que puede ser útil en grabados profundos con marcas nítidas y claras y caracteres pequeños.
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El láser de vanadato puede emitir en tres longitudes de onda diferentes: 1064, 532 (verde) y 355 nm (azul). Los láseres de vanadato también son bombeados por diodos y son particularmente adecuados para el marcado por ablación y aplicaciones de zonas afectadas por el calor. Una de las mayores áreas de aplicación del láser de vanadato es el marcado diurno y nocturno. En este caso, el láser elimina la capa superior del componente (generalmente los botones dentro de los automóviles), exponiendo la superficie debajo con el indicador funcional. Como estos botones están retroiluminados, su efecto es el mismo que todos conocemos por los botones de estéreos, ventanas o aire acondicionado.
La llegada del láser de Fibra supuso una auténtica revolución en el mundo de los láseres y el marcaje. El láser de fibra se ha convertido en el foco de todas las aplicaciones y ha sido probado y refinado para adaptarse a casi todos los requisitos del mercado. Es especialmente eficaz en el marcado láser de metales.
Una cosa a tener en cuenta es que la potencia de salida de todos los láseres de estado sólido se degrada con el tiempo, pero es posible calibrar el sistema para mantener la misma potencia en el láser que el día que salió de fábrica. Esto permitirá que el láser mantenga la misma calidad y velocidad de marcado que el día en que llegó y se puso en producción.
La longitud de onda del láser de fibra es de 1064 µm, con un diámetro focal extremadamente pequeño. Esto conduce a una mayor intensidad, que es 100 veces mayor que la de los láseres de CO2, con la misma potencia de salida promedio.
Propiedades del haz
Un haz gaussiano tiene un M² de 1 y permite el tamaño de punto más pequeño en relación con la longitud de onda y la óptica utilizada. La mejor calidad de haz posible en sistemas de marcado láser Nd:YAG y vanadato tiene un M² de 1,2. Los sistemas basados en fibra generalmente tienen un valor de M² de 1,7. Esto significa un tamaño de punto más grande y menos densidad de potencia. Una mejor calidad del haz significa anchos de línea más pequeños, contornos más nítidos, mayor velocidad de marcado (debido a la alta densidad de potencia) y un grabado más profundo.
Tasa de repetición de pulso
Los láseres YAG y vanadato son muy diferentes del láser de fibra con respecto a la potencia máxima y el rango de frecuencia de repetición de pulso. La duración del pulso se puede ajustar en el caso de sistemas de fibra especiales como el láser MOPA.
Valores de referencia típicos de un sistema de marcado
VALORES TÍPICOS YAG VANADATO YTERBIO
Duración del pulso (ns)
10-150
5-30
10-200
Calidad del haz (M²)
<1.2
<1.2
<2
Pico de potencia (kW)
Alta 100kW
Medio 80kW
Bajo 10kW
Potencia media (W)
5-30
5-40
10-50
Rango de frecuencia de repetición de pulso
5-80kHz
20-120kHz
20kHz - 1MHz
Aplicaciones
Los términos más comunes utilizados en el marcado láser incluyen: grabado, recocido, ablación selectiva y eliminación de superficies. Un tipo de láser es más adecuado que otro según la aplicación y el material. Si nos fijamos, por ejemplo, en los componentes Day&Night, un láser de vanadato funciona bien. El proceso de remoción de superficie se adapta a las características de este láser, que son pulso corto y velocidad de repetición. La velocidad es crucial para evitar quemar los componentes de plástico.
La ablación también es una práctica común en el marcado con láser de aluminio anodizado.
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Otra aplicación muy común para la que un láser de fibra especial es eficaz es el recocido de componentes médicos. Suelen ser de acero inoxidable y titanio. Por supuesto, estamos hablando de todos los componentes, como prótesis, instrumentos quirúrgicos y componentes dentales. La alta potencia de pico del láser de picosegundos es ideal aquí para lograr marcas negras e impalpables.
La resistencia de este marcado láser a los ciclos de pasivación ya la corrosión por agentes agresivos es más importante que en otros casos. Esto se debe a que el marcado láser se puede utilizar para indicar al cirujano alguna información dimensional importante sobre el componente en cuestión. El bajo efecto reflectante del láser Picosegundo es otro elemento que favorece a este producto frente a otros en el campo médico.