Cos'è l'incisione laser? Processo, tipologie e guida

A Yonglihao Machinery, un azienda di prototipazione rapida, Supporto lo sviluppo del prodotto dall'inizio alla fine. Il nostro servizi di taglio laser sono uno dei nostri processi quotidiani principali. L'incisione laser è spesso la fase successiva. Dopo il taglio di un componente, i clienti necessitano di loghi, identificativi o marchi di tracciabilità durevoli. Questa guida si concentrerà su cos'è l'incisione laser, come funziona e come scegliere un buon approccio per il materiale e il marchio.

Cos'è l'incisione laser?

L'incisione laser è un processo senza contatto. Rimuove materiale per creare un segno permanente con una profondità reale. Questa profondità fisica è la sua caratteristica principale. Aiuta i segni incisi a resistere meglio alla manipolazione, all'abrasione e ad altre fasi rispetto ai segni che si limitano alla superficie.

L'incisione laser è diversa dalla marcatura laser. La differenza principale sta nel modo in cui viene realizzata la marcatura. La marcatura laser può utilizzare variazioni di colore superficiali, ossidazioni o leggere variazioni superficiali. L'incisione laser utilizza l'ablazione controllata e la rimozione del materiale. Il risultato è più tattile e durevole.

In ambito produttivo, l'incisione è principalmente finalizzata alla tracciabilità. Numeri di serie, codici di lotto, codici 2D e ID delle risorse devono rimanere leggibili. L'incisione è adatta anche per loghi e targhette. È possibile utilizzarla quando si desidera una marcatura che non si cancelli, non sbiadisca e non sbavi.

Come funziona l'incisione laser?

L'incisione laser concentra l'energia in un punto minuscolo, che viene poi spostato lungo un percorso per rimuovere il materiale. Un programma CNC controlla questo percorso. I parametri di processo determinano la quantità di materiale rimosso e l'aspetto della superficie.

La rimozione del materiale avviene in diversi modi. Può avvenire tramite fusione ed espulsione, vaporizzazione o ablazione a impulsi brevi. Materiali diversi agiscono in modo diverso. Alcuni vaporizzano in modo pulito. Altri fondono e si risolidificano ai bordi. Altri, come il vetro, possono assumere un aspetto satinato grazie alla microfratturazione controllata.

Profondità e contrasto dipendono dalla densità di energia e dal tempo di permanenza. La densità di energia è influenzata principalmente dalla messa a fuoco (dimensione dello spot). Il tempo di permanenza è determinato dalla velocità e dalla sovrapposizione degli impulsi. Ecco perché la "stessa potenza" può produrre segni molto diversi al variare della messa a fuoco o della velocità.

La maggior parte delle incisioni utilizza movimenti raster o vettoriali. L'incisione raster riempie le aree linea per linea, proprio come una stampante. Viene spesso utilizzata per testo riempito, foto e loghi pieni. L'incisione vettoriale traccia linee e curve. Spesso è più veloce quando il disegno è costituito principalmente da contorni.

Principali tipi di incisione laser

Questa sezione ti aiuta a scegliere il tipo di laser. Basa la tua scelta sul materiale e sul tipo di marcatura che desideri.

Incisione laser a fibra

I laser a fibra (circa 1064 nm) sono una scelta pratica per l'incisione dei metalli. I metalli assorbono bene la loro lunghezza d'onda. Sono adatti per numeri di serie, codici Data Matrix e ID di componenti durevoli. Sono ideali per acciaio inossidabile, alluminio, ottone e molte leghe. Sono inoltre adatti per la produzione di pezzi singoli e per produzioni ripetute. Il processo è stabile una volta controllati l'attrezzatura e la messa a fuoco.

Limiti: I metalli riflettenti e le finiture termosensibili richiedono un controllo più rigoroso. Il rame e alcune superfici in alluminio possono essere difficili da gestire. La loro riflettività e conduttività termica modificano il modo in cui l'energia penetra nel materiale. Se le impostazioni sono troppo forti, si potrebbero notare sfumature dovute al calore o bordi morbidi. Si potrebbero anche notare bordi simili a micro-bave. Quando l'aspetto conta, prima di tutto, regolate la leggibilità. Quindi, aggiungete profondità con attenzione, con più passaggi anziché con un unico passaggio pesante.

Incisione laser CO2

I laser a CO2 (circa 10,6 μm) sono ideali per i non metalli. Molti materiali organici assorbono bene questa lunghezza d'onda. Incidono legno, carta, pelle e acrilico con un ottimo contrasto visivo. Per insegne, regali e targhette su oggetti non metallici, la CO2 spesso offre risultati rapidi e puliti.

Limiti: La CO2 non è la prima scelta per i metalli nudi senza rivestimenti speciali. Sul legno, il contrasto deriva dalla combustione controllata. Quindi, la gestione del fumo influisce sulla pulizia del segno. Sull'acrilico, è possibile ottenere un segno satinato e trasparente. Tuttavia, il controllo del calore è importante per evitare rugosità, soprattutto su pannelli sottili.

Incisione laser a diodo

I laser a diodo sono sistemi compatti. Possono incidere molti materiali con intensità da leggera a moderata. Sono spesso utilizzati dove spazio e budget sono essenziali. Trovano impiego anche quando le esigenze di produzione non sono elevate. Possono lavorare su metalli rivestiti, alcune materie plastiche e legno.

Limiti: Per l'incisione profonda di metalli, i diodi possono essere più lenti. Per la marcatura industriale ad alto volume, sono meno tolleranti. Se si necessitano marcature di tracciabilità durevoli su metallo, la fibra è solitamente una scelta più sicura. Se si incidono principalmente non metalli per un contrasto più forte, la CO₂ è una scelta comune per la velocità.

Quali materiali puoi incidere?

È possibile incidere molti materiali. La lunghezza d'onda e l'energia del laser devono essere proporzionali al modo in cui la superficie assorbe il calore. Per i lavori reali, divido i materiali in tre gruppi: incidere facilmente, incidere con cautela ed evitare. In questo modo i risultati rimangono costanti e l'area di lavoro è sicura.

I materiali che si prestano meglio all'incisione includono il legno, molte materie plastiche (non PVC), la pelle e molti acciai. Anche l'alluminio anodizzato si presta bene all'incisione. I metalli spesso richiedono un laser a fibra per ottenere buoni risultati. Il vetro può essere inciso, ma agisce in modo diverso. L'aspetto "smerigliato" può derivare da microfratture, non da una rimozione pulita. È necessario gestire lo stress e il motivo per evitare scheggiature.

Evitate materiali che, se riscaldati, generano sottoprodotti nocivi. Il PVC ne è un classico esempio. Può rilasciare gas contenenti cloro, pericolosi per le persone e le attrezzature. Anche materiali con alogeni, alcune resine o alcuni compositi possono generare fumi nocivi. In caso di dubbio, verificate l'esatta qualità del materiale prima di procedere all'incisione.

Come scegliamo un approccio all'incisione

Il modo più rapido per scegliere un'impostazione è: prima il materiale, poi i requisiti di marcatura, infine la velocità di produzione. Se il materiale è metallico e la marcatura deve essere durevole, la fibra è il punto di partenza. Se il materiale è organico o acrilico e si desidera un contrasto forte, la CO2 è spesso la soluzione più semplice.

Successivamente, definisci i requisiti del marchio. Considera contrasto, profondità, dimensioni e posizione. Un logo su una superficie cosmetica richiede una buona qualità dei bordi e un buon controllo del calore. Un numero di serie per la tracciabilità deve essere leggibile dopo la manipolazione e la pulizia.

Quindi, verifica le tue esigenze di tempo di ciclo. Le tirature più brevi possono utilizzare impostazioni più lente e pulite. I volumi più elevati richiedono un processo stabile che si adatti ai cambi di lotto e alle variazioni delle condizioni superficiali.

Utilizzare quanto segue prima di regolare i parametri:

• Materiale e grado esatto confermati (nessuna ipotesi).
• Segna l'obiettivo definito: solo contrasto o profondità.
• Tipo di grafica identificato: riempimento raster o linee vettoriali.
• Piano di fissaggio impostato: la parte non può spostarsi.
• Sicurezza verificata: ventilazione e protezione degli occhi.

Nozioni di base sulla leggibilità del codice 2D

Per la tracciabilità industriale, un codice 2D deve rimanere leggibile dopo tutti i passaggi. Questo significa che si progetta per la scansione, non solo per l'aspetto.

La quiet zone è obbligatoria. Lascia un margine pulito attorno al codice. Questo aiuta lo scanner a individuare i bordi. Se il codice è pieno di bordi o texture, la decodifica diventa instabile. Tratta la quiet zone come uno spazio protetto.

Le dimensioni del modulo devono essere compatibili con lo spot laser e la finitura superficiale. Se i moduli sono troppo vicini alle dimensioni dello spot del raggio, gli angoli risulteranno arrotondati. Le celle possono fondersi e il codice diventa "rumore grigio" per gli scanner. Se lo spazio è limitato, è meglio rendere il codice leggermente più grande piuttosto che forzare moduli minuscoli.

Le fasi di post-processing possono rimuovere il contrasto o modificare la forma. È importante pianificare questo aspetto. La sabbiatura può ammorbidire i dettagli più fini. I rivestimenti possono riempire le celle poco profonde. L'anodizzazione può modificare la riflettività. Se il pezzo verrà sabbiato o verniciato, è importante concentrarsi su una forma che resista.

Regola di verifica pratica: Esegui una scansione di prova con la stessa luce e angolazione che useranno i tuoi operatori. Se possibile, esegui la prova dopo la post-elaborazione vera e propria, non solo sul pezzo grezzo. Una piccola tiratura pilota è solitamente più veloce della rimarcatura di un intero lotto.

Problemi comuni e migliori pratiche

La maggior parte dei guasti nell'incisione deriva da errori di messa a fuoco, dispositivi di fissaggio instabili o calore eccessivo. I sintomi variano a seconda del materiale, ma le cause profonde sono le stesse. Risolvere prima i problemi di base.

Una buona pratica è quella di bloccare l'attrezzatura e la messa a fuoco prima di regolare la profondità. Una configurazione stabile è sempre migliore di impostazioni aggressive. Se i risultati non sono uniformi su tutto il pezzo, controllare prima la planarità, l'altezza Z e la messa a fuoco.

Pensiero della finestra dei parametri

Un risultato stabile deriva da una finestra di parametri, non da una "impostazione ottimale". Il segno è determinato dall'energia erogata per area. Questa è modellata dalle dimensioni dello spot (messa a fuoco) e dal tempo di permanenza (velocità + sovrapposizione).

Potenza e velocità sono una coppia. La potenza aumenta l'apporto di energia. La velocità controlla per quanto tempo quell'energia rimane in superficie. Se si aumenta la potenza senza aumentare la velocità, il calore si accumula. I bordi possono ammorbidirsi e la carbonizzazione diventa più probabile. Se si aumenta la velocità senza aumentare l'energia, il contrasto diminuisce.

La frequenza modifica il modo in cui gli impulsi si accumulano e il modo in cui la superficie percepisce il calore. Una sovrapposizione eccessiva può trasformare la rimozione netta in un riscaldamento, compromettendo la definizione dei bordi. Una sovrapposizione insufficiente può creare linee tratteggiate e una texture irregolare.

La messa a fuoco è un moltiplicatore nascosto. Modifica immediatamente le dimensioni dello spot e la densità di energia. Un piccolo errore di messa a fuoco può allargare lo spot e ridurre l'intensità di picco. Questo può far sì che le "stesse impostazioni" si comportino come un processo diverso. Se si notano risultati non uniformi, controllare la messa a fuoco e la planarità prima di modificare la potenza.

Conclusione

L'incisione laser è un processo controllato che rimuove materiale. Crea segni permanenti e durevoli con una profondità reale. Il percorso di selezione è semplice: adattare il laser al materiale e la strategia di movimento al disegno. Quindi, stabilizzare i risultati con il controllo della messa a fuoco e l'estrazione sicura. Se si utilizza Yonglihao Machinery per il taglio laser, l'incisione è il passaggio successivo naturale. Aggiunge tracciabilità e identificazione senza utensili aggiuntivi per un singolo pezzo o per produzioni ripetute.

Ulteriori letture: Taglio laser vs. incisione laser

Domande frequenti

"Incisione laser" è la stessa cosa della marcatura laser?

No. L'incisione rimuove materiale e crea profondità. La marcatura può modificare solo la superficie. Questa differenza influisce sulla durata e sulla resistenza del marchio all'usura.

Qual è il laser migliore per incidere parti metalliche?

Nella maggior parte dei casi, il laser a fibra è il punto di partenza migliore per i metalli. È efficiente, ripetibile e spesso utilizzato per la marcatura di tracciabilità.

Posso incidere al laser qualsiasi tipo di plastica?

No. Alcune materie plastiche andrebbero evitate. Possono rilasciare fumi pericolosi. Il PVC è un esempio ben noto.

Perché la mia incisione non è abbastanza profonda anche ad alta potenza?

Spesso il problema è la messa a fuoco, la velocità o la sovrapposizione, non solo la potenza. Se il punto non è nel punto focale corretto, l'energia si disperde e la profondità diminuisce.

L'incisione laser influisce sulle tolleranze dei pezzi?

Può. L'incisione rimuove materiale e può aggiungere calore localizzato. Se il segno si trova su una superficie critica, controllarne la profondità. Tenerlo lontano da sigillature o elementi di adattamento.