Il y a aujourd’hui de très nombreux types de laser de marquage et ils peuvent marquer tous les matériaux. S’il y avait avant des limites de marquage en termes de qualité et de gamme de matériaux, ce n’est plus le cas aujourd’hui.
Il existe un marqueur laser adapté quel que soit le type de matériel et le résultat attendu.
C’est justement pour l’abondance des possibilités que choisir un laser adapté n’est pas une mince affaire et représente un défi pour de nombreux opérateurs du secteur. Grâce à cet article, nous souhaitons mettre les choses au clair sur ce qu’il convient de prendre en considération pour choisir le marqueur laser adapté aux différents besoins.
Il faut avant-tout comprendre les caractéristiques du laser et les propriétés du matériel de nos composants.
Les principaux paramètres à prendre en compte sont : le type de matériel, la qualité de marquage et l’effet esthétique que nous souhaitons obtenir et la vitesse. La vitesse, dans le cas des marqueurs laser « stand alone », est identifiée avec le temps de cycle. Le temps de cycle consiste au temps nécessaire pour qu’un composant réalise tout son parcours de marquage, de l’introduction dans le système à la lecture (éventuelle) du code 2D.
Parmi les lasers dont vous avez sûrement entendu parler, il y a les lasers à Fibre, ceux à Onde, ceux UV et certainement ceux CO2. Chacun d’entre eux s’adapte à un matériel plus qu’à un autre. De manière générale, nous connaissons la fibre pour son efficacité totale sur les métaux. Le laser onde verte convient plutôt aux plastiques, comme le plus célèbre Laser UV. Le laser CO2 est celui que l’on utilise le plus pour le marquage de matériaux organiques. De plus, à l’intérieur de la catégorie Fibre, il existe des variantes technologiques adaptées à des applications particulières. Nous approfondirons le sujet à la fin de cet article, nous parlons du laser MOPA et du laser Picoseconde.
Il est important de comprendre la manière dont le matériel à marquer absorbe la lumière laser à la longueur d’onde du laser même. Les matériaux ferreux et non ferreux ont une absorption optimale à 1064 nm, alors que les métaux précieux l’ont à 355 et 532 nm. Les matières plastiques absorbent aussi la sortie laser à longueur d’onde supérieure
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Le marquage laser s’est imposé comme l’une des technologies les plus efficaces et polyvalentes pour la réalisation de marquages esthétiques ou de traçabilité sur une large gamme de matériaux. En effet, le laser offre une précision millimétrique et une large gamme d’options de personnalisation, vous permettant de créer des marquages de haute qualité avec des détails complexes et une lisibilité durable. De plus, le marquage laser est non invasif et n’endommage pas le matériau sous-jacent, garantissant un résultat propre et professionnel.
Le laser de marquage a également l’avantage fondamental de pouvoir marquer différents matériaux sans changer la source, en particulier avec la source à fibre MOPA, nous avons la possibilité de faire des marquages colorés sur les métaux, ou de créer des dessins et des graphiques (tels que des symboles et des codes) sur les produits plastiques.
D’un point de vue économique, le laser représente un avantage grâce à ses 100 000 heures d’autonomie de fonctionnement et à l’absence totale de consommables. L’absence de peintures et de vernis à remplacer et à éliminer représente un point en faveur du laser du point de vue de la durabilité et de l’écologie.
Dans le domaine du marquage laser, il existe une variété de systèmes de vision, chacun adapté aux exigences spécifiques de l’application. Dans cet article, nous allons nous concentrer sur ceux qui répondent actuellement à la plupart des besoins en termes de marquage laser pour la traçabilité et l’esthétique.
Parmi les systèmes de vision les plus courants, nous trouvons le système de vision TTL (Through The Lens), qui est la solution idéale tant pour le centrage du marquage sur de petits détails que pour la lecture de codes 2D (DMX, QR) à très grande vitesse sans déplacer ni le laser ni la caméra.
Le système équipé d’une caméra latérale offre un large champ de vision par rapport au système TTL, tout en conservant toutes ses caractéristiques inchangées. Dans cette situation, le programme déplace automatiquement les axes pour aligner la caméra avec le champ de marquage.
Le marquage laser et la gravure laser sont deux procédés qui induisent une modification physico-chimique des matériaux sur lesquels ils sont effectués.
En particulier, le marquage laser provoque la fusion du matériau, tandis que la gravure laser le dissout.
Dans les deux cas, des microparticules sont libérées dans l’environnement, qui ne sont généralement pas visibles à l’œil nu. Par exemple, l’œil humain peut percevoir des particules jusqu’à environ 20 microns. À titre de comparaison, un grain de sable mesure environ 100 microns, les cheveux humains 70 microns et le pollen environ 10.
L’importance des systèmes d’aspiration dans les machines de marquage laser est cruciale pour éviter que les gaz produits pendant le processus laser n’entrent en contact avec l’environnement et les personnes, car une exposition prolongée pourrait être toxique et causer de graves dommages au système respiratoire. Heureusement, il existe des systèmes d’aspiration spécialement conçus pour prévenir de tels problèmes, garantissant un environnement de travail sain et propre.
Les sources laser peuvent être à fibre, CO2, UV ou à onde verte. Les lasers les plus polyvalents et les plus courants sur le marché sont les lasers à fibre, comme le MOPA déjà mentionné, qui se distingue de sa version standard par son impulsion variable.
Le laser Picosecondo, de la famille des lasers à fibre, est l’un des plus chers du marché, en raison de ses caractéristiques de vitesse (3 fois supérieure à la moyenne) et d’impalpabilité. Étant le marquage sans contact et sans réflexion, ce laser est particulièrement utilisé dans le monde médical et en électroménager.
Le laser à onde verte est idéal pour le marquage des plastiques, car il parvient à créer des signes et des logos permanents sans brûlures ni bavures.
Le laser UV est un laser très coûteux, idéal pour le marquage de composants délicats ou de plastiques plus difficiles.
Enfin, le laser CO2 est utilisé pour le marquage des matériaux organiques tels que le bois et le bambou. Dans ce cas, la présence d’un accessoire tel que l’aspirateur est nécessaire.
Le laser Nd : YAG a été introduit sur le marché il y a environ 30 ans et c’est peut-être le plus célèbre et connu du secteur. En raison de la grande quantité d’applications qu’il englobe. Initialement, ces lasers étaient pompés par des lampes. Ensuite, ils ont évolués et on a remplacé les lampes par des diodes. Les systèmes basés sur des iodes sont solides et bénéficient d’une durée de vie excellente. Un avantage des lasers Nd : YAG est la qualité du rayon laser. Cela provient de la dimension du spot réduite. Qui, associée aux impulsions brèves, produit une puissance de crête élevée qui peut être utile pour la gravure profonde avec des signes nets et clairs et de petits caractères.
Le laser vanadate peut émettre à trois longueurs d’onde différentes : 1064, 532 (verte) et 355 nm (bleue). Les lasers Vanadate sont aussi pompés par diodes et sont particulièrement adaptés pour le processus d’ablation et pour les applications de zones concernées par la chaleur.
L’un des principaux champs d’application du laser vanadate est le Marquage Day&Night. Dans ce cas, le laser retire le revêtement de surface du composant (il s’agit généralement des boutons à l’intérieur des voitures) en exposant la surface sous-jacente à l’indicateur fonctionnel. Ces boutons étant rétroéclairés, leur effet est celui que nous connaissons tous sur le poste radio, les vitres, la climatisation.
Avec l’arrivée du laser à Fibre, on a assisté à une véritable révolution du monde du laser et du marquage. Le laser à fibre est devenu le centre de chaque application et a été testé et perfectionné pour s’adapter à presque toutes les demandes du marché. Son efficacité est notamment remarquable pour le marquage laser des métaux.
Une chose à garder à l’esprit est que la puissance de sortie de tous les lasers à l’état solide se dégrade dans le temps mais qu’il est possible de calibrer le système pour maintenir la même puissance du laser que le jour où il est sorti d’usine. Cela permettra au laser de maintenir la même qualité et vitesse de signal que le jour de son arrivée et de sa mise en production.
La longueur d’onde du laser à fibre est de 1064 µm, avec un diamètre du point focal extrêmement petit. Cela implique une augmentation de l’intensité, qui est 100 fois supérieure par rapport à celle des lasers à CO2, à puissance moyenne de sortie égale.
Un faisceau gaussien a un M² de 1 et permet d’avoir un spot plus petit par rapport à la longueur d’onde et à l’optique utilisée. La meilleure qualité du rayon possible dans les systèmes de marquage laser Nd : YAG et vanadate a un M² de 1,2. Les systèmes basés sur la fibre ont généralement un M² valeur de 1,7. Cela signifie une dimension du spot supérieure et une densité de puissance plus faible. Une meilleure qualité du faisceau est synonyme de lignes plus fines, contours plus nets, vitesse de marquage supérieure (pour la plus grande densité de puissance) et une gravure plus profonde.
Les lasers YAG et vanadate sont vraiment différents du laser à fibre en ce qui concerne la puissance de crête et la gamme de fréquence de répétition de l’impulsion. La durée de l’impulsion peut être réglée en cas de systèmes en fibre particuliers comme le laser MOPA.
Les termes les plus communs utilisés dans le marquage laser incluent : gravure, annealing, ablation sélective et retrait superficiel. Un laser est plus adapté qu’un autre en fonction de l’application et du matériel. Si nous prenons l’exemple des composants Day&Night, le laser vanadate peut bien fonctionner. Le processus de retrait superficiel s’adapte aux caractéristiques de ce laser, qui sont une impulsion brève et une vitesse de répétition. La vitesse est fondamentale pour éviter la brûlure du composant en plastique.
L’ablation est aussi un processus communément appliqué dans le marquage laser de l’aluminium anodisé.
Une autre application très répandue pour lequel un laser à fibre particulier est efficace est l’annealing sur composants médicaux. Ces derniers sont généralement en acier inoxydable et en titane. Nous parlons naturellement de tous les composants comme les prothèses, les instruments chirurgicaux, le matériel dentaire. La puissance de crête élevée du Laser Picoseconde est ici idéale pour obtenir les marquages noirs et impalpables.
La résistance de ce marquage laser aux cycles de passivation et à la corrosion dues aux agents agressifs est plus importante que pour d’autres dispositifs. C’est la raison pour laquelle le marquage laser peut être fonctionnel en indiquant au chirurgien certaines informations importantes sur le composant en objet. Le faible effet réfléchissant du laser Picoseconde est un autre élément qui favorise l’utilisation de ce produit par rapport à d’autres dans le domaine médical.
L’univers du laser et du marquage risque de s’accroître et d’évoluer d’année en année. La technologie devra répondre à l’évolution des besoins de l’environnement de production et aux demandes d’un marché exigeant. Le choix du fournisseur de marquage laser est tout autant important que l’offre est vaste et qu’il est facile de se tromper. Pouvoir compter sur des personnes qui connaissent votre travail signifie bénéficier aussi du conseil d’un expert qui sait personnaliser son offre en fonction de vos besoins et non le contraire.
LASIT a une expérience de personnalisation des systèmes laser depuis 30 ans. De la mécanique au logiciel aucune demande ne nous arrête et nous défendons les intérêts de nos clients à 360 degrés. Vous pouvez trouver ici un article sur 10 lignes directrices que nous avons individualisées pour choisir le bon marqueur laser.
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