レーザ彫刻とは？

レーザ彫刻機は、数十年にわたって永久的なマーキングを製造するために製造に使用されてきました。パルスファイバーレーザは、2000年代半ばから後半にかけて、マーキング光源として開発され、牽引力を獲得して以来、この技術に対する大きな需要がありました。 CO₂、Nd:YVO₄、ピコ秒、フェムト秒レーザを組み合わせたこれらのパルスファイバーレーザは、ほぼすべての材料に対応するソリューションを提供します。現在、レーザ彫刻は、追跡とトレーサビリティの必要性に牽引され、多くの市場と無数の用途にコスト効率の高い高速で高品質のソリューションを提供しています。

レーザ彫刻の方法

レーザは、金属やプラスチックなど、さまざまな材料に恒久的に刻印されたマークを作成できます。名前からわかるように、レーザ彫刻は少量の材料を除去します。加工方法に材料除去が必要ない場合は、レーザマーキングを使用できます。

レーザ彫刻機には2種類あります。

レーザプロッター – フォーカスヘッドをxy軸に取り付ける場合は、ガントリースタイルのモーションを使用します。固定フォーカスヘッドは、エングレーブの幅全体にわたって左右に移動し、他方の軸でインクリメントしてエングレーブを作成します。システムの利点は、通常2フィート x 2フィート以上の広い領域を加工できることです。ただし、このシステムではCO₂と「連続波」ファイバーレーザのみを使用しており、彫刻できる材料の範囲を制限しています。また、プラッターは、レーザをオフおよびオンにする全幅を横切る必要があるため、彫刻されていない部分上で多くの「無駄」モーションが発生する可能性があるため、非常に遅いです。また、ガントリースタイルの動きは、大きなフットプリントを持っています。これらのレーザプロッタは、生産ラインではなく、有機物の彫刻機として単独での作業で使用され、薄い材料を切断する2つの目的の動作を提供します。

レーザスキャンヘッド – モーションは、xyモーションを可能にするために互いに直交して取り付けられた2つのミラーを含むコンパクトなスキャンヘッドによって提供されます。ミラーは、ある距離の回転運動が直線運動に変換される小さな回転モーターに取り付けられています。図Xを参照してください。モーターが非常に短い距離を移動するため、マーキング速度は非常に高速です。 2つのミラーは、Fシータレンズとして知られる集光光学系を通してレーザを方向付けます。 Fシータレンズは、1つの点だけでなく、ある領域に焦点を合わせます。「フィールドサイズ」として知られる彫刻領域は、通常6インチ×6インチで、Fシータレンズの焦点距離を変更することで調整できます。レーザスキャンヘッドにはプロッタの作業領域がありませんが、非常に迅速にマーキングでき、レーザ光源を使用することができます。また、非常にコンパクトです。これらのシステムは、生産ラインまたはスタンドアロン操作に最適です。

レーザ彫刻機は、英数字、機械可読コード（DataMatrixコードなど）、高解像度と高品質を備えたグラフィックやロゴなど、あらゆるマークを作成できる非常に柔軟性があります。このプロセスは非接触プロセスであり、消耗品を必要としないため、すべての製造業界で使用されています。

彫刻用レーザ

パルスファイバー	約1ミクロンで動作するパルスファイバーレーザは、ほとんどの金属の吸収特性とよく一致しており、一般的にこれらの材料の彫刻のための第一の選択肢となっています。これらのレーザは、低コストの所有、高い信頼性、長寿命、優れたビーム品質、実装の容易さを備えたコスト効率の高い彫刻ソリューションを提供します。パルスファイバーレーザマーカーには、QスイッチとMOPA（マスターオシレーターパワーアンプ）の2種類があります。 Qスイッチバージョンは、周波数の関数として、パルス形状、パルス幅、ピーク出力を持つナノ秒パルスを提供します。 MOPAは、パルス形状、持続時間、ピークを周波数とはやや無関係にカスタマイズして選択できる柔軟性を提供します。
CO₂	CO₂ レーザは、約10ミクロンの遠赤外線で出力され、有機材料やプラスチックとよく整列します。これにより、木材やプラスチックの彫刻に最適です。プラスチックの場合、通常、非コントラストの刻印マークは、ベース材料に対する刻印深さの「作成」コントラストと相互作用する周囲または追加の照明を使用して読み取られます。
Nd:YVO₄	Nd:YVO₄またはバナデートレーザはLD励起固体レーザレーザ（DPSS）で、優れたビーム品質と非常に短いパルス（<20ns) with high peak power (>20kW）により、最高のマーク彫刻を提供します。
ピコ秒レーザとフェムト秒レーザ	深さと品質の両方の絶対精密が必要な場合、これらのレーザは究極の制御と解像度を提供します。非常に短いパルス時間を使用して、ミクロンの材料を一度に除去できるため、正確なマーク深度が可能になります。

レーザでどのような材料を彫刻できますか？

レーザは、マークの解像度、品質、コントラスト、予算に応じてレーザを選択できるため、多くの材料を彫刻することができます。

プラスチック：ほぼすべてのプラスチックは、CO₂レーザ、ナノ秒ファイバーレーザ、Nd:YVO₄レーザのいずれかを使用して彫刻できます。一般的な材料には、ナイロン、PET、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ABSなどがあります。多くの場合、マークにはコントラストと深さが必要です。これは通常、パルスファイバーまたはNd:YVO₄レーザを使用して実現できます。

金属：ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、ニッケル、チタンなど、さまざまな金属を彫刻できます。これらのタイプの用途は、自動車、航空宇宙、銃器、消費財市場などに応用できます。レーザは、材料を正確な深さまで迅速かつ効率的に除去することができます。レーザの柔軟性は、加工動作と同様に材料除去を制御および最適化できるものです。たとえば、彫刻加工の開始時に、レーザは高出力を使用して大量の材料を除去し、必要な深さに近づくと、より少ない材料を除去して高解像度で高品質の彫刻を提供することができます。用途によっては、仕上げパスを作成して、彫刻の底面にコントラストマークを付けることができます。金属彫刻では、高出力レーザマーカーを推奨します。通常は50-100Wで、高速サイクルタイムで彫刻深度を提供するのに十分な出力を備えています。

レーザ彫刻機とスキャンヘッドの利点

レーザ彫刻には多くの利点があります。

非接触プロセス – 部品に機械的力はありません
永久 – 摩耗耐性を高めるため、彫刻の深さは部品の寿命まで調整できます。
使いやすいシンプルなライン統合 - シンプルなソフトウェアが使用と統合のプラグアンドプレイを実現
消耗品なし - インク、スタイラス、その他を交換する必要がない緑色のプロセス
非常に信頼性が高い – レーザ彫刻機は数十年前から存在しており、非常に堅牢です。
長寿命 – 通常、パルスファイバーレーザは50,000時間以上の稼働が可能
英数字、マシンコード、グラフィック、ロゴの刻印
柔軟性 – マーク、単一または複数の部品、固定またはその場での動的サイズ、カスタムシリアル化、データベースインクリメントコード、名前を付けることができます。