MARQUAGE LASER : Choisir le meilleur laser pour votre application

Thinking- Marquage laser : Choisir le meilleur laser pour votre application

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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Technologie laser

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.

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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.

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Propriété du rayon

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.

Fréquence de répétition de l'impulsion

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.

Valeurs de référence typiques d'un système de marquage
Les valeurs typiques YAG VANADATO FIBRe
Durée de pouls (ns)
10-150
5-30
10-200
Qualité du faisceau (M² )
<1.2
<1.2
<2
Puissance de crête (kW)
Haute 100 kW
Moyenne 80 kW
Court 10 kW
Puissance moyenne (W)
5-30
5-40
10-50
Plage de fréquence de répétition d'impulsion
5-80 kHz
20-120 kHz
20 kHz - 1 MHz
Applications

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.

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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.

Choisir un marqueur laser

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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