Znakowanie laserowe: „Niewidzialny grawer” ukryty w codziennym życiu

W przedmiotach, których dotykasz każdego dnia, ukryto wiele „laserowej magii” —wykwintne wzory na etui do telefonów, logotypy marek na kubkach stalowych do wody oraz czytelne daty produkcji na opakowaniach przekąsek. Większość tych trwałych i precyzyjnych oznaczeń pochodzi z zastosowania technologii „znakowania laserowego”. Działa ona jak „niewidzialny grawer”, który potrafi pozostawić trwałe i estetyczne znaki na powierzchniach metali, tworzyw sztucznych, ceramiki i innych materiałów, nie dotykając ich.

Zasada działania znakowania laserowego jest bardzo intuicyjna: laser charakteryzuje się bardzo wysoką gęstością energii. Gdy jest skoncentrowany, potrafi skupić energię na obszarze cieńszym niż włos, generując wysoką temperaturę, która zmienia powierzchnię materiału —albo parując i tworząc wgłębienia, albo utleniając się i zmieniając kolor, pozostawiając ostatecznie znak. Na przykład podczas znakowania powierzchni stali nierdzewnej laser tworzy warstwę tlenkową na powierzchni metalu, co nie tylko pozostawia wyraźne ślady, ale również daje efekty barwne, takie jak złoty żółty czy niebieski nieba, dzięki interferencji światła; podczas grawerowania akrylu ciągły laser pozwala uniknąć powstawania pęcherzyków, zapewniając gładkie i delikatne wzory.

W porównaniu z tradycyjnym drukiem i grawerowaniem mechanicznym, znakowanie laserowe ma wyraźne zalety. Po pierwsze, to "bezdotykowe" —nie ma głowicy narzędziowej stykającej się z materiałem, więc nie odkształca przedmiotu obrabianego ani nie generuje naprężeń wewnętrznych, a nawet kruche układy elektroniczne można bezpiecznie znakować. Po drugie, cechuje się "wysoką precyzją" —skoncentrowana plama laserowa może mieć rozmiar zaledwie 0,02 mm, co pozwala grawerować drobne numery na małych elementach. Po trzecie, jest "nadwytrzymałe" —laser oddziaływuje na powierzchnię lub wnętrze materiału, dlatego oznaczenia są odporne na tarcie, deszcz i korozję chemiczną oraz nie wypłowiają niezależnie od długości użytkowania. Wreszcie jest „wysoce elastyczny” —zawartość oznaczenia może być w każdej chwili modyfikowana za pomocą oprogramowania komputerowego, od kodów QR po wzory kreskowe, które można zmienić w kilka minut, co czyni je bardzo odpowiednimi do produkcji masowej.

Obecnie oznakowanie laserowe od dawna stało się częścią naszego życia: w produktach elektronicznych drobne numery na chipach obwodów scalonych i logotypy na interfejsach USB opierają się na tej technologii; w artykułach codziennego użytku, tłoczenie na skórzanych portfelach i wzory na ceramicznych artykułach stołowych nie mogą się bez niego obejść; na opakowaniach żywności daty produkcji naniesione tą metodą są nie tylko przyjazne dla środowiska, ale także niemożliwe do sfałszowania, a także umożliwiają śledzenie pochodzenia; nawet w dziedzinie rzemiosła, reliefy na płytach kamiennych i spersonalizowany tekst na drewnianych prezentach to wszystko jego „utwory”.

Jednak aby osiągnąć dobry efekt znakowania laserowego, należy opanować „kod parametrów”. Moc lasera nie powinna być zbyt wysoka ani zbyt niska —zbyt wysoka moc spowoduje ablację powierzchni materiału, podczas gdy zbyt niska moc sprawi, że znak będzie rozmazany. Również prędkość skanowania ma duże znaczenie —zbyt duża prędkość sprawi, że ślady będą płytkie, natomiast zbyt mała spowoduje nadmierne przetwarzanie. Istotna jest również częstotliwość powtórzeń —zbyt wysoka częstotliwość prowadzi do niewystarczającej energii pojedynczego impulsu i słabo widocznych znaków, podczas gdy zbyt niska częstotliwość powoduje szorstkie linie. Na przykład przy znakowaniu stali nierdzewnej kombinacja mocy 20 W, prędkości 500 mm/s oraz częstotliwości 20–80 kHz pozwala uzyskać wyraźny i estetyczny efekt. Nie trzeba się martwić o specjalne materiały. Na przykład jeśli drewno słabo absorbuje zwykłe lasery, nałożenie warstwy proszku węglowego może wspomóc absorpcję i łatwo rozwiązać ten problem.