Incisione laser: processo, tipi, materiali e usi

“Il laser incide loghi, numeri di parte o motivi su vari materiali, mantenendone l'aspetto estetico.”

L'incisione è il metodo migliore per creare segni, loghi, testi, motivi e lettere sulle superfici di lavoro. Nella produzione vengono utilizzati diversi metodi di incisione, come l'incisione meccanica, incisione laser, incisione laser, ecc.

Il metodo di incisione laser è particolarmente diffuso per la lavorazione di pezzi metallici in diverse applicazioni. Un raggio laser colpisce il pezzo e vaporizza selettivamente il materiale per inciderne la superficie. L'utilizzo di laser a controllo numerico (CNC) garantisce inoltre un livello superiore di accuratezza e precisione. 

Comprendere il concetto di incisione, le tecniche, i tipi e altri aspetti aiuta a prendere decisioni migliori e a ottenere risultati ottimali. Questo articolo discuterà il meccanismo di funzionamento, i materiali compatibili, le applicazioni, ecc.

Che cos'è l'incisione laser?

È il processo di creazione di segni permanenti profondi sulla superficie del materiale mediante rimozione del materiale senza contatto (senza taglio). L'incisione laser utilizza sorgenti laser a CO₂ o a fibra che si muovono con precisione lungo un percorso o uno schema specifico, fondendo e vaporizzando il materiale a una certa profondità. Il tipo di sorgente laser dipende dal tipo di materiale, la CO₂ è adatta per Incisione del metallo e fibra per pezzi non metallici.

Si stima che la storia dell'incisione risalga a 500,000 anni fa, all'inizio della fase della pietra. Si ritiene che a quel tempo le persone fossero solite incidere segni con le pietre. In seguito, divenne una delle tecnologie chiave della civiltà con l'inizio dell'Età dei metalli. Fino all'inizio del 1900, l'incisione meccanica era popolare ovunque, dalle monete (valuta) agli articoli industriali.

Nel 1950, l'incisione laser è stata utilizzata per la prima volta nella produzione di aeromobili in seguito alla tesi sulla tecnologia laser di Albert Einestines presentata alla fine degli anni '1910. Tuttavia, la prima macchina commerciale è stata introdotta sul mercato solo dopo gli anni '1960. Da allora, questa tecnologia ha continuato a sviluppare le sue capacità nel tempo. 

Attualmente, è possibile vedere loghi di marchi permanenti, insegne, modelli, testo e lettere progettati, artigianato e caratteristiche in vari prodotti metallici e non metallici, numeri di telaio incisi nei veicoli e design in articoli di gioielleria. Questi sono incisi con laser per precisione, accuratezza e durata.

Come funziona l'incisione laser?

Come abbiamo accennato sopra brevemente riguardo al funzionamento dell'incisione laser, un raggio laser ha un impatto sul pezzo in lavorazione e un calore intenso fonde i materiali per formare le caratteristiche dell'incisione. Tuttavia, la configurazione e il processo dettagliato sono molto più completi di quanto sembri. 

Lavorazione dell'incisione laser 

A Incisione CNC La configurazione prevede due o più specchi (in genere tre) e una lunghezza di focalizzazione per concentrare il raggio prima che provenga dalla testa laser. In questo modo, il raggio proveniente dalla sorgente laser a bassa potenza viene focalizzato sulla lente dopo essere stato riflesso da più specchi. Il programma CNC controlla il movimento e l'impatto dei raggi laser, garantendo un elevato livello di precisione, fino a 0.004 pollici. 

Il sistema opera lungo gli assi X, Y e Z, assicurando un'incisione precisa e dettagliata tramite il controllo del movimento della testa laser e del posizionamento del pezzo. Nel frattempo, la potenza della sorgente laser, la velocità, la lunghezza focale e il numero di passaggi del raggio laser determinano la profondità di incisione. È possibile impostare queste variabili nella macchina. Inoltre, durante l'incisione viene applicata aria compressa per rimuovere i detriti e prevenire la contaminazione delle lenti. 

Per illustrare meglio il funzionamento dell'incisione laser, esaminiamo le fasi del processo di incisione; 

Fasi del processo di incisione laser 

Il processo prevede l'incisione del progetto CAD convertendolo in istruzioni leggibili dalla macchina chiamate file vettoriali. I seguenti passaggi spiegano in dettaglio come è possibile incidere il materiale con un laser;

• Progettazione

Il primo passo è la progettazione delle caratteristiche dell'incisione su software per computer come AutoCAD, Linkspace, LightBurn, ecc. Il progetto deve illustrare la forma, le dimensioni, la profondità, le tolleranze e altre informazioni tecniche. 

• Progettare secondo le istruzioni 

Successivamente, la macchina per incisione laser converte questo disegno in istruzioni per il movimento della testina laser, chiamate file raster o vettoriali. Queste istruzioni includono il percorso laser, la ripetizione del raggio, la velocità, ecc. 

• Preparazione del materiale 

Il pezzo in lavorazione deve essere pulito a fondo senza detriti, contaminazioni o sbavature. Poi, devi anche considerare le capacità dei materiali dei macchinari disponibili. Alcuni laser possono funzionare solo con materiali specifici. 

• Configurazione della macchina 

La configurazione per il processo di incisione laser in genere prevede il battito delle mani, la configurazione laser e l'allineamento. Le variabili di incisione come velocità, potenza della sorgente, frequenza e lunghezza focale devono essere ottimizzate in base alle tue esigenze. Puoi anche eseguire il test su pezzi di scarto prima di iniziare il processo effettivo. 

• incisione 

Ora, la testa laser si muove nel percorso predeterminato con più passaggi seguendo le istruzioni della macchina. Questa automazione riduce i tempi di fermo, aumenta la precisione e rende il processo più conveniente.

L'incisione laser e la marcatura laser sono lo stesso processo?

Incisione laser vs incisione vs marcatura 

Sebbene sia l'incisione che marcatura laser I processi utilizzano sorgenti e configurazioni simili, la marcatura laser non prevede la rimozione del materiale e la creazione di modelli o forme sulla superficie con le cavità. Invece, il laser scolorisce permanentemente la superficie secondo un modello progettato nel processo di marcatura laser. Ogni materiale ha uno spettro di assorbimento laser unico, che cambia in colori diversi dopo aver interagito con il laser. Lo spettro di colore può mostrare risposte diverse a seconda della sorgente laser, della potenza nominale e delle lunghezze d'onda. È anche possibile creare logo incisione laser, codici QR e segnaletica. 

Quindi, puoi considerare l'incisione laser come una delle tipi di marcatura laser in termini di applicazioni, ma essenzialmente non si tratta dello stesso processo.

Materiali per incisione laser

Materiali comuni per l'incisione laser 

Un laser può incidere metallo, plastica, pelle, materiali compositi, legno e tessuto. Tuttavia, il tipo di laser e le variabili di lavorazione sono diversi per loro. Questo perché i diversi materiali di incisione laser reagiscono in modo unico con i raggi laser. Ad esempio, i bassi punti di fusione delle plastiche tendono a mostrare più effetti termici rispetto ai metalli.

Il metallo viene inciso con sorgenti laser a fibra per risultati migliori, mentre la CO₂ è popolare per il legno. Nel frattempo, la plastica può essere incisa sia con la CO₂ che con la fibra. A differenza delle tecniche convenzionali, può incidere anche materiali duri con qualsiasi livello di complessità. 

Metalli

Quasi tutti i metalli e le leghe sono compatibili con il processo di incisione laser e sono il materiale più utilizzato per l'incisione. La giusta potenza laser può elaborarli efficacemente dall'alluminio morbido all'acciaio temprato. 

• Acciaio inossidabile
• Alluminio
• Ottone
• Rame
• Titanio
• Gold
• Argento
• Alluminio anodizzato
• Nichel
• Chrome, ecc. 

Plastica

Sia i materiali termoindurenti che quelli termoplastici possono essere incisi con il laser. Inoltre, l'incisione laser su acrilico è la più diffusa grazie alla sua resistenza, alla resistenza agli urti e alla durata, caratteristiche che lo rendono ideale per applicazioni che vanno dalla segnaletica ai pannelli espositivi. L'incisione su plastiche più spesse è più complessa rispetto a quella su metallo, poiché il materiale plastico circostante può generare calore e compromettere la precisione. Incisione laser plastica Richiede impostazioni di potenza e velocità adeguate per ottenere risultati puliti e precisi senza danneggiare la superficie.

• Acrilico
• ABS (acrilonitrile-butadiene stirene)
• policarbonato
• Polietilene (PE)
• Nylon
• Delrin (acetale), ecc. 

Legno (MDF)

Varie arti, mestieri, modelli, oggetti decorativi e persino gioielli sono realizzati con l'incisione laser del legno. La bassa potenza (in genere <100) può bruciare ed erodere con precisione la superficie del legno alla profondità desiderata. Nel frattempo, noce e acero sono due legni molto adatti per questo processo. 

Altri materiali per incisione laser

Oltre al legno, al metallo, alle leghe e alla plastica, altri materiali adatti all'incisione laser sono:

• Fibra di carbonio, vetro, polimero rinforzato con kevlar
• Gomma di silicone
• Pelle autentica, sintetica e scamosciata 
• cartoncino

Quali sono i tipi di incisione laser?

La classificazione può essere effettuata in base a due fattori: il mezzo laser e l'applicazione specifica. Analizziamoli. macchine per incisione laser in base a queste due classificazioni;

Basato sulla sorgente laser

Significa qual è la sorgente luminosa per il laser; spesso considerata anche come tipi di macchine per incisioneI produttori definiscono le macchine per incisione anche in base al tipo di sorgente laser utilizzata nella macchina.

Incisione laser CO₂

Utilizza CO₂ come mezzo laser e da questo gas fuoriesce un raggio infrarosso con una lunghezza d'onda di 10.6 micrometri. Un laser CO₂ funziona con materiali di incisione laser non metallici come acrilico, legno, gomma e vetro, pelle, ecc.

Incisione laser a fibra 

Uno speciale cavo in fibra ottica drogato con elementi di terre rare come erbio o itterbio viene utilizzato nei laser a fibra come mezzo attivo. È altamente efficiente, compatto e ideale per l'incisione di precisione dei metalli. Offre un'incisione ad alta velocità ed è compatibile con leghe dure. Tuttavia, ha usi minimi nell'incisione non metallica. I laser a fibra possono essere costosi e richiedono uno spazio di lavoro aperto o ventilato per eliminare il rischio di fumi o gas.

Laser a diodi 

Come suggerisce il nome, utilizza diodi semiconduttori come mezzo laser. Quando l'elettricità passa attraverso il diodo, emette luce laser ulteriormente concentrata in una lente focale prima di colpire la superficie del pezzo in lavorazione.

I laser a diodi sono adatti per incisioni di piccole dimensioni e le incisioni sono disponibili anche sotto forma di macchine da tavolo o portatili. Producono una superficie incisa liscia, simile ai laser a fibra. Tuttavia, i laser a diodi hanno una capacità limitata per incisioni grandi e profonde.

Inoltre, per le attività di incisione vengono utilizzati anche i LASER UV e ND:YAG. 

Basato sulle caratteristiche dell'incisione laser

Classificazione basata su rilievo, profondità, immagine o altre caratteristiche per i tipi di incisione laser. La tabella seguente illustra brevemente le caratteristiche di tali tipi; 

Quali sono i vantaggi dell’incisione laser?

L'incisione laser non prevede il contatto fisico tra l'utensile e il materiale, sebbene gli effetti termici possano essere maggiori. Elimina il rischio di deformazione da taglio e di imprecisione dovuta all'usura dell'utensile. Inoltre, altri vantaggi chiave sono:

• Caratteristiche incise estremamente precise e accurate

Qualunque tecnica o metodo abbiamo descritto sopra, il processo di incisione laser fornisce una precisione e un'accuratezza maggiori. Gli incisori laser CNC e automatizzati avanzati raggiungono una tolleranza stretta rispetto alle tecniche di incisione o fabbricazione laser convenzionali.

• Incisione Velocità

L'elevata velocità di incisione laser aumenta l'efficienza produttiva e riduce il costo di produzione per unità. È anche vantaggiosa per le industrie o le aziende che richiedono una rapida inversione di tendenza. 

• Compatibile con diversi materiali

Incide metalli, legno, plastica, materiali compositi, vetro, gomma, pelle e tessuto con la macchina laser giusta e un controllo preciso della potenza. Questo lo rende una soluzione pratica per una vasta gamma di applicazioni, tra cui la marcatura del prodotto, la marcatura di identificazione e Parti metalliche incise al laser.

• Operazioni semplici

Rispetto all'incisione meccanica e ad altre tecniche di lavorazione laser, è un processo più semplice. La testa laser segue il percorso e incide i disegni desiderati. 

• Modelli puliti e stretti 

Il laser produce una superficie incisa pulita e senza sbavature, anche su materiali duri e disegni stretti. 

• La durata

I componenti incisi al laser durano diversi anni e l'incisione non sbiadisce nel tempo. Quindi, è una soluzione affidabile. 

Quali sono le applicazioni dell'incisione laser?

Applicazioni di incisione laser 

Trofei, segnaletica, codici a barre, marchi aziendali, numeri identificativi, istruzioni di montaggio e molte altre incisioni vengono realizzate con i laser. Quindi, ha diverse applicazioni industriali.  

Incisione di trofei

Sia nei trofei metallici che in quelli non metallici, il laser incide simboli accattivanti, loghi, lettere e altre informazioni su trofei in legno, vetro o metallo. Puoi usarlo per trofei, premi e medaglie semplici o molto intricati e personalizzati. 

Loghi e simboli del marchio 

L'incisione laser, precisa e senza sbavature, la rende un'opzione pratica per aggiungere marchi, nomi e loghi permanenti a diversi prodotti. Molti settori la utilizzano. loghi incisi al laser perché offrono dettagli nitidi, risultati duraturi e una finitura professionale senza danneggiare la superficie del pezzo.

• Marchi, simboli e loghi dei veicoli
• Loghi su dispositivi elettronici come laptop, tablet, smartphone e custodie elettriche
• Loghi di marchi di gioielli di lusso
• Prodotti per imballaggio e promozionali

QR e codici a barre

Il codice a barre permanente e QR su acrilico, vetro e metalli per scopi diversi, che si tratti di un QR per piccole aziende o di codici a barre informativi in ​​componenti industriali. Il motivo per cui un laser è ideale per incidere questi codici è che può replicare con precisione il modello e durare più a lungo senza sbiadire.

Dispositivi e componenti medici

I dispositivi e i componenti medici necessitano di numeri o lettere identificative chiari per il loro funzionamento sicuro ed efficace. Il laser può inciderli anche in piccoli componenti con effetti di processo minimi, come la deformazione. 

Stampi e matrici

Le applicazioni di incisione laser hanno anche un ruolo essenziale nella creazione di caratteristiche complesse come piccole cavità, scanalature o altre caratteristiche. Lase può anche realizzare caratteristiche su stampi o matrici se la parte finale necessita di simboli, lettere o numeri in rilievo.

Leggi di più: Che cos'è la marcatura laser sull'estrusione di plastica? 

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Conclusione

Nel complesso, l'incisione laser è ampiamente utilizzata in applicazioni industriali, artistiche, pubblicitarie e di gioielleria. La sua capacità di lavorare con diversi materiali, creare dettagli precisi e riprodurre in modo coerente disegni complessi la rende un metodo di marcatura affidabile. Che tu abbia bisogno di loghi, numeri di serie, testo o motivi decorativi, un professionista servizio di incisione laser Può fornire risultati permanenti e precisi su una vasta gamma di componenti e prodotti. Contattaci oggi stesso per un preventivo online gratuito e immediato!

DOMANDE FREQUENTI

Posso utilizzare qualsiasi tipo di macchina per incisione laser per il mio progetto?

La scelta del tipo di macchina per incisione laser dipende dal materiale del pezzo da lavorare. Il laser CO₂ è adatto per l'incisione non metallica e i laser a fibra sono ideali per l'incisione metallica. Nel frattempo, i laser a diodo eseguono in modo efficiente piccole attività di incisione. 

Come regolare la testina laser per incisione?

La lunghezza focale tra la lente laser e la superficie del pezzo in lavorazione determina il posizionamento della testa laser. Quindi, utilizzare uno strumento di messa a fuoco o seguire le linee guida del produttore per posizionare la testa laser in modo accurato. 

Quali materiali è possibile incidere con il raggio laser?

I laser possono incidere metalli, leghe, materiali compositi, materiali termoplastici, materiali termoindurenti, gomma, tessuti e pelle, in base alle loro proprietà di assorbimento.

Perché utilizzare il laser per incidere insegne, loghi e codici QR?

Si tratta di un processo di rimozione dei materiali senza contatto che crea insegne, loghi e codici QR permanenti ad alta risoluzione su diversi materiali.