Grabado láser: proceso, tipos, materiales y usos

“El láser graba logotipos, números de piezas o patrones en diversos materiales manteniendo el atractivo estético”.

El grabado es el mejor método para crear letreros, logotipos, textos, patrones y letras en las superficies de trabajo. En la fabricación se utilizan diferentes métodos de grabado, como el grabado mecánico, grabado láser, grabado láser, etc.

El grabado láser es especialmente popular para piezas metálicas en diversas aplicaciones. Un rayo láser incide sobre la pieza y vaporiza selectivamente el material para grabar la superficie. Por otro lado, el uso de láseres CNC proporciona un mayor nivel de exactitud y precisión. 

Comprender el concepto de grabado, las técnicas, los tipos y otros aspectos ayuda a tomar mejores decisiones y lograr resultados óptimos. En este artículo se hablará del mecanismo de trabajo, los materiales compatibles, las aplicaciones, etc.

¿Qué es el grabado láser?

Es el proceso de crear marcas permanentes profundas en la superficie del material mediante la eliminación de material sin contacto (sin cizallamiento). El grabado láser utiliza fuentes láser de CO₂ o fibra que se mueven con precisión a lo largo de una trayectoria o patrón específico, fundiendo y vaporizando el material a una cierta profundidad. El tipo de fuente láser depende del tipo de material; el CO₂ es adecuado para grabado de metal y fibra para piezas no metálicas.

Se cree que el grabado se remonta a 500,000 años atrás, al comienzo de la etapa de la piedra. Se cree que en esa época la gente solía grabar signos con piedras. Más tarde, se convirtió en una de las tecnologías clave de la civilización con el comienzo de la Edad de los Metales. Hasta principios del siglo XX, el grabado mecánico era popular en todas partes, desde monedas (monedas) hasta artículos industriales.

En 1950, el grabado láser se utilizó por primera vez en la fabricación de aeronaves, siguiendo la tesis sobre tecnología láser de Albert Einstein presentada a finales de la década de 1910. Sin embargo, la primera máquina comercial se introdujo en el mercado recién después de la década de 1960. Desde entonces, esta tecnología ha ido evolucionando continuamente sus capacidades con el tiempo. 

En la actualidad, se pueden ver logotipos, letreros, patrones, textos y letras diseñados, artesanías y características de marca permanentes en varios productos metálicos y no metálicos, desde el grabado de números de chasis en vehículos hasta diseños en artículos de joyería. Estos se graban con láser para lograr precisión, exactitud y durabilidad.

¿Cómo funciona el grabado láser?

Como mencionamos brevemente anteriormente sobre cómo funciona el grabado láser, un rayo láser impacta sobre la pieza de trabajo y el calor intenso derrite los materiales para formar las características del grabado. Sin embargo, la configuración y el proceso detallado son mucho más completos de lo que parece. 

Funcionamiento del grabado láser 

A Grabado CNC El sistema consta de dos o más espejos (normalmente tres) y una distancia focal para concentrar el haz antes de que salga del cabezal láser. Así, el haz de la fuente láser de baja potencia se enfoca en la lente tras reflejarse a través de múltiples espejos. El programa CNC controla el movimiento y el impacto de los haces láser, ofreciendo una alta precisión, de hasta 0.004 pulgadas. 

El sistema funciona a lo largo de los ejes X, Y y Z, lo que garantiza un grabado preciso y detallado al controlar el movimiento del cabezal láser y la posición de la pieza de trabajo. Mientras tanto, la potencia de la fuente láser, la velocidad, la distancia focal y el número de veces que pasa el rayo láser deciden la profundidad del grabado. Puede configurar estas variables en la máquina. Además, se aplica aire comprimido durante el grabado para eliminar los residuos y evitar la contaminación de la lente. 

Para ilustrar mejor cómo funciona el grabado láser, veamos los pasos del proceso de grabado; 

Pasos del proceso de grabado láser 

El proceso implica grabar el diseño CAD convirtiéndolo en instrucciones legibles por máquina, denominadas archivos vectoriales. Los siguientes pasos explican cómo se puede grabar material con un láser:

• Diseño

El primer paso es diseñar las características del grabado en un software de computadora como AutoCAD, Linkspace, LigthBurn, etc. El diseño debe ilustrar la forma, el tamaño, la profundidad, las tolerancias y otra información técnica. 

• Diseño según instrucciones 

A continuación, la máquina grabadora láser convierte este diseño en instrucciones para el movimiento del cabezal láser, denominados archivos raster o vectoriales. Estas instrucciones incluyen la trayectoria del láser, la repetición del haz, la velocidad, etc. 

• Preparación de material 

La pieza de trabajo debe limpiarse a fondo sin residuos, contaminaciones ni rebabas. A continuación, también hay que tener en cuenta las capacidades materiales de la maquinaria disponible. Algunos láseres solo pueden trabajar con materiales específicos. 

• Configuración de la máquina 

La configuración del proceso de grabado láser generalmente implica colocar la pieza de trabajo, configurar el láser y alinearla. Las variables de grabado, como la velocidad, la potencia de la fuente, la frecuencia y la distancia focal, deben optimizarse en función de sus requisitos. También puede ejecutar la prueba en piezas de trabajo de descarte antes de comenzar el proceso real. 

• Grabado 

Ahora, el cabezal láser se mueve en la trayectoria predeterminada con varias pasadas siguiendo las instrucciones de la máquina. Esta automatización reduce el tiempo de inactividad, mejora la precisión y hace que el proceso sea más rentable.

¿El grabado láser y el marcado láser son los mismos procesos?

Grabado láser vs. grabado al aguafuerte vs. marcado 

Aunque tanto el grabado como el grabado y marcado láser Los procesos utilizan fuentes y configuraciones similares, el marcado láser no implica la eliminación de material ni la creación de patrones o formas en la superficie con cavidades. En cambio, el láser decolora permanentemente la superficie con un patrón diseñado en el proceso de marcado láser. Cada material tiene un espectro de absorción láser único, que cambia a diferentes colores después de interactuar con el láser. El espectro de color puede mostrar diferentes respuestas según la fuente láser, la potencia nominal y las longitudes de onda. También puede crear logo grabado láser, códigos QR y señalización. 

Por lo tanto, puede considerar el grabado láser como una de las tipos de marcado láser En cuanto a las aplicaciones, pero esencialmente no son el mismo proceso.

Materiales de grabado láser

Materiales comunes para grabado láser 

Un láser puede grabar metal, plástico, cuero, materiales compuestos, madera y tela. Sin embargo, el tipo de láser y las variables de procesamiento son diferentes para cada uno de ellos. Esto se debe a que los distintos materiales de grabado láser reaccionan a los rayos láser de forma única. Por ejemplo, los puntos de fusión bajos de los plásticos tienden a mostrar más efectos térmicos que los metales.

El metal se graba con fuentes de láser de fibra para obtener mejores resultados, mientras que el CO₂ es popular para la madera. Por su parte, los plásticos se pueden grabar tanto con CO₂ como con fibra. A diferencia de las técnicas convencionales, puede grabar incluso materiales duros con cualquier nivel de complejidad. 

Metales

Casi todos los metales y aleaciones son compatibles con el proceso de grabado láser y son los materiales más utilizados para el grabado. La potencia láser adecuada puede procesarlos de manera eficaz, desde aluminio blando hasta acero endurecido. 

• Acero Inoxidable
• Aluminio:
• Latón
• Cobre
• Titanium
• Oro
• Plata
• Aluminio anodizado
• Níquel
• Cromo, etc. 

Plásticos

Tanto los termoplásticos como los termoestables se pueden grabar con láser. Además, el grabado láser en acrílico es el más popular debido a su resistencia, durabilidad y resistencia al impacto, y se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, desde señalización hasta paneles de exhibición. El grabado en plásticos más gruesos presenta mayores dificultades que el grabado en metal, ya que el material plástico circundante puede generar calor y afectar la precisión. Grabado láser de plástico Requiere la configuración adecuada de potencia y velocidad para lograr resultados limpios y precisos sin dañar la superficie.

• Acrílico
• ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)
• Polycarbonate
• Polietileno (PE)
• Nailon
• Delrin (acetal), etc. 

Madera

Con el grabado láser de madera se pueden realizar diversas obras de arte, artesanías, patrones, artículos decorativos e incluso joyas. La potencia baja (normalmente <100) puede quemar y erosionar con precisión la superficie de la madera a la profundidad deseada. Por otra parte, el nogal y el arce son dos maderas muy adecuadas para este proceso. 

Otros materiales para grabado láser

Además de madera, metal, aleaciones y plásticos, otros materiales para grabado láser son:

• Fibra de carbono, vidrio, polímero reforzado con kevlar
• Goma de silicona
• Cuero genuino, sintético y gamuza. 
• Cartulina

¿Cuáles son los tipos de grabado láser?

La clasificación se puede realizar con dos bases: el medio láser y la aplicación específica. Analicemos esto. máquinas de grabado láser bajo estas dos clasificaciones;

Basado en la fuente láser

Significa cuál es la fuente de luz para el láser; a menudo también se considera como el tipos de máquinas de grabadoLos fabricantes también definen las máquinas de grabado por el tipo de fuente láser utilizada en la máquina.

Grabado láser de CO₂

Utiliza CO₂ como medio láser y de este gas emerge un haz infrarrojo con una longitud de onda de 10.6 micrómetros. Un láser de CO₂ funciona con materiales de grabado láser no metálicos como acrílico, madera, caucho, vidrio, cuero, etc.

Grabado por láser de fibra 

En los láseres de fibra se utiliza como medio activo un cable de fibra óptica especial dopado con elementos de tierras raras como el erbio o el iterbio. Es muy eficiente, compacto e ideal para el grabado de precisión de metales. Ofrece un grabado de alta velocidad y es compatible con aleaciones duras. Sin embargo, tiene usos mínimos en el grabado de materiales no metálicos. Los láseres de fibra pueden ser costosos y requieren un espacio de trabajo abierto o ventilado para eliminar el riesgo de humos o gases.

Diodo láser 

Como sugiere el nombre, utiliza diodos semiconductores como medio láser. Cuando la electricidad pasa a través del diodo, emite luz láser aún más concentrada en una lente focal antes de impactar en la superficie de la pieza de trabajo.

Los láseres de diodo son adecuados para grabados de pequeño tamaño y también se ofrecen en forma de máquinas de escritorio o portátiles. Producen una superficie grabada suave similar a la de los láseres de fibra. Sin embargo, los láseres de diodo tienen una capacidad limitada para grabados grandes y profundos.

Además, los láseres UV y ND:YAG también se utilizan para tareas de grabado. 

Basado en las características del grabado láser

Clasificación de los tipos de grabado láser en función de su relieve, profundidad, imagen u otras características. En la siguiente tabla se detallan brevemente las características de dichos tipos: 

¿Cuáles son las ventajas del grabado láser?

El grabado con láser no implica contacto físico entre la herramienta y el material, aunque los efectos térmicos pueden ser mayores. Elimina el riesgo de deformación por cizallamiento e imprecisión debido al desgaste de la herramienta. Además, otras ventajas clave son:

• Características grabadas de gran precisión y exactitud

Independientemente de las técnicas o métodos que describimos anteriormente, el proceso de grabado láser proporciona una mayor precisión y exactitud. Los grabadores láser automatizados y CNC avanzados logran una tolerancia estricta en comparación con las técnicas de grabado o fabricación con láser convencionales.

• velocidad de grabado

La alta velocidad de grabado láser aumenta la eficiencia de producción y reduce el costo de fabricación por unidad. También es beneficiosa para industrias o empresas que requieren una entrega rápida. 

• Compatible con diversos materiales

Graba metales, madera, plásticos, materiales compuestos, vidrio, caucho, cuero y tela con la máquina láser adecuada y un control de potencia preciso. Esto la convierte en una solución práctica para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la marcación de productos, el marcado de identificación y piezas metálicas grabadas con láser.

• Operaciones simples

En comparación con el grabado mecánico y otras técnicas de mecanizado por láser, es un proceso más sencillo. El cabezal láser sigue la trayectoria y graba los diseños deseados. 

• Patrones estrechos y limpios 

El láser produce una superficie grabada limpia y sin rebabas, incluso en materiales duros y diseños estrechos. 

• Durabilidad

Los componentes grabados con láser duran varios años y el grabado no se borra con el tiempo, por lo que es una solución confiable. 

¿Cuáles son las aplicaciones del grabado láser?

Aplicaciones del grabado láser 

Trofeos, señalética, códigos de barras, marcas comerciales, números de identificación, instrucciones de montaje y muchos otros grabados se realizan con láser, por lo que tiene diversas aplicaciones industriales.  

Grabado de trofeos

Tanto en trofeos metálicos como no metálicos, el láser graba símbolos, logotipos, letras y otra información atractivos en trofeos de madera, vidrio o metal. Puede usarlo para trofeos, premios y medallas desde simples hasta muy intrincados y personalizados. 

Logotipos y símbolos de marca 

El grabado láser, preciso y sin rebabas, lo convierte en una opción práctica para añadir nombres de marcas, marcas y logotipos permanentes a diferentes productos. Muchas industrias lo utilizan. logotipos grabados con láser porque proporcionan detalles nítidos, resultados duraderos y un acabado profesional sin dañar la superficie de la pieza.

• Marcas, símbolos y logotipos de vehículos
• Logotipos en dispositivos electrónicos como computadoras portátiles, tabletas, teléfonos inteligentes y carcasas eléctricas.
• Logotipos de marcas de joyería de lujo
• Embalaje y productos promocionales

Códigos QR y de barras

El código de barras y QR permanente en acrílico, vidrio y metales para diversos propósitos, ya sea un QR para pequeñas empresas o códigos de barras de información en componentes industriales. La razón por la que un láser es ideal para grabar estos códigos es que puede replicar con precisión el patrón y durar más tiempo sin decolorarse.

Dispositivos médicos y componentes

Los dispositivos y componentes médicos necesitan números o letras de identificación claros para su funcionamiento seguro y eficaz. El láser puede grabarlos incluso en componentes pequeños con efectos mínimos en el proceso, como la deformación. 

Matrices y moldes

Las aplicaciones de grabado láser también tienen un papel esencial en la creación de características complejas como pequeñas cavidades, ranuras u otras características. El láser también puede crear características en moldes o matrices si la pieza final necesita símbolos, letras o números grabados en relieve.

Más información: ¿Qué es el marcado láser en la extrusión de plástico? 

¿Necesita piezas de grabado láser personalizadas?

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Conclusión

En general, el grabado láser se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales, artísticas, publicitarias y de joyería. Su capacidad para trabajar con diferentes materiales, crear detalles finos y reproducir diseños complejos de forma consistente lo convierte en un método de marcado fiable. Ya sea que necesite logotipos, números de serie, texto o patrones decorativos, un profesional puede hacerlo. servicio de grabado láser Puede proporcionar resultados permanentes y precisos en una amplia gama de piezas y productos. ¡Contáctanos hoy para obtener un presupuesto online gratuito e instantáneo!

Preguntas Frecuentes

¿Puedo utilizar cualquier tipo de máquina de grabado láser para mi proyecto?

La elección del tipo de máquina de grabado láser depende del material de la pieza de trabajo. El láser de CO₂ es adecuado para el grabado no metálico y los láseres de fibra son ideales para el grabado metálico. Por su parte, los láseres de diodo realizan pequeñas tareas de grabado de manera eficiente. 

¿Cómo ajustar el cabezal del láser de grabado?

La distancia focal entre la lente láser y la superficie de la pieza de trabajo determina la posición del cabezal láser. Por lo tanto, utilice una herramienta de enfoque o siga las instrucciones del fabricante para colocar el cabezal láser con precisión. 

¿Qué materiales se pueden grabar con el rayo láser?

Los láseres pueden grabar metales, aleaciones, compuestos, termoplásticos, termoestables, caucho, telas y cuero; según sus propiedades de absorción.

¿Por qué utilizar láser para grabar señales, logotipos y códigos QR?

Es un proceso de eliminación de material sin contacto que crea señales, logotipos y códigos QR permanentes de alta resolución en diversos materiales.