CO2 vs. Fiber Laser Marking: Таны материалд тохирох технологийг сонгох

Хэрхэн Co2 лазерын тэмдэглэгээний машин болон ширхэг лазерийн тэмдэглэгч технологийн ажиллах зарчим

Үйлдвэрлэлийн салбарт лазерийн тэмдэглэлтийн үндэс

Лазерийн тэмдэглэгээ нь ийлдэх, огтлох эсвэл анилдагдаж гадаргуу дээрх материалд гэрлийн цэгцтэй цацраг чиглүүлэх аргаар ажилладаг. Энэ аргын үнэ цэнэ нь физик хүрэлцэх шаардлагагүйгээр маш нарийн нарийвчлалтай, байнгын үр дүнг өгдөгт оршино. Зэргэлдээ тоо, компанийн лого, үйлдвэрлэлийн хэсэгт байгаа баркодын стикерууд зэрэг зүйлсийг тэмдэглэхэд лазерийн тэмдэглэгээ нь бүрэн үр дүнтэй ажилладаг. Хуучин аргын механик огтлолтын аргатай харьцуулахад лазерын систем нь тэмдэглэгдсэн зүйлийн анхны бат бөх чанарыг хадгалж, хаягдал материалыг багасгадаг. Иймээс онгоцны үйлдвэрлэлээс эхлээд автомашины үйлдвэрлэл, эмнэлгийн тоног төхөөрөмжийн үйлдвэрлэл хүртэлх олон салбарын үйлдвэрлэгчид лазерын технологийг ашиглаж эхэлсэн юм. Чанарын хяналт чухал байдаг өндөр үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүнүүдийн хувьд эд анги бүтцийг гэмтээхгүйгээр тэмдэглэх боломж нь маш чухал юм.

Үндсэн зарчим: CO2 vs. Цахилгаан соронзон лазерийн системүүд

CO2 лазерийн тэмдэглэгч нь цахилгаан гүйдэл дамжуулах үед идэвхижих нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азот, гелий зэрэг хийн холимогийг ашиглан цацраг үүсгэдэг. Эдгээр төхөөрөмжүүд долгионы урт нь ойролцоогоор 10.6 микрометр байдаг инфра улаан гэрлийг цацруулдаг. Нөгөө талаар, цахилгаан соронзон лазерийн систем өөрөөр ажилладаг. Тэд тодорхой материалуудаар эмчилсэн онцгой оптик кабелуудыг диодны насосоор хөтлөх замаар ашигладаг бөгөөд ойролцоогоор 1.06 микрометрийн долгионы урттай цацраг үүсгэдэг. Эдгээр хоёр технологийн ялгаа нь энерги хэрэглээнд маш их нөлөө үзүүлдэг. Ижил төрлийн CO2 систем нь оролтын 10-15 хувийг л лазерын гаралтанд хувиргадаг бол цахилгаан соронзон лазер нь илүү сайн ажилладаг бөгөөд оролтын энергиийн 35-50 хувийг хувиргадаг. Энэ нь цахилгаан соронзон лазерыг зөвхөн техникийн талаар давуу байдалд оруулахгүйгээр ажлын зардлыг багасгахыг хүсэж буй компанийн хувьд илүү үр ашигтай болгож байна.

Долгионы уртын ялгаа ба материалын харилцан үйлчлэлд нөлөөлөх нь

CO2 лазерын 10.6 мкм долгионы урт нь 90%-иас дээш энергийг шингээдэг пластик, мод, эдлэл зэрэг органик материалтай хамгийн сайн үйлчилдэг. Ширэм лазерын 1.06 мкм цацраг нь металл (ган, аллюмин, алаг) дээр илүү өндөр фотон энерги нягтшилын улмаас нэвтрэх чадвар сайтай бөгөөд гадаргуугийн молекулын бүтцийг өөрчлөх замаар исэлдүүлэхгүй тэмдэглэл үлдээдэг.

Автомжуулалттай интеграцлал: Оюунлаг үйлдвэрлэлийн чиг хандлага

Салбаруудын үйлдвэрлэгчид нь үйлдвэрлэлийн явцад тасралтгүй хяналт тавих зорилгоор ухаалаг контроллертэй холбогдсон CO2 ба ширхэг лазерийг бүхэлд нь нэмэлтээр ашиглаж байна. Эдгээр төхөөрөмж нь томоохон үйлдвэрлэлийн хэмжээний гарын авлага хяналтыг багасгадаг ба материалд өөрчлөлт орж ирэхэд лазерын тохиргоо нь автоматаар засагдана. 2022 оны эхээс Industry 4.0 технологийн дагуу хослуулсан лазерийн автоматжуулалтын системийг ойролцоогоор 32 хувь олон компани нэвтрүүлсэн байдаг. Олон үйлдвэрийн менежерүүд энэ шилжилтийн дараа ажиллагааны үр ашгийг нэмэгдүүлсэн гэж тайлагнаж байна.

Материалын нийцэлт: Лазерийг суурь материалтай харгалзуулах

Металл хувьд ширхэг лазер: Ган, аллюмин, зэс, цагаан зэс

Орчин үеийн давтамжийн урт нь 1.06 мкм бөгөөд цахилгаан дамжуулах чадвар сайтай материалыг хамгийн сайн шингээдэг. Ган, цагаан тугалганы шингээлт нь 85% байхад гадаргуугийн хэлбэр алдагдахгүй нарийн боловсруулалт хийх боломжтой. Том зэвсэн, хлор нь тусгал ихтэй тул хүчийг тохируулах шаардлагатай боловч орчин үеийн ширмэн систем нь дулааныг хянах замаар автоматаар засна.

СО2 лазер нь металл бус материалын төрлүүдэд: Хуванцар, мод, эдлэл

СО2 лазерийн тэмдэглэгээний төхөөрөмж нь 10.6 мкм инфра улаан туяагаар органик материалыг цэвэр шатгах боломжийг олгодог. Поликарбонат, ABS хуванцар нь УВ шаталтаас 95% тод байдал нь хадгалагдана. Механик тэмдэглэлтэй харьцуулахад илүү сайн. Модыг орж тэмдэглэх гүн нь ±0.01 мм нарийвчлалтай хянах боломжтой бөгөөд энэ нь цуврал хэвшүүлсэн анагаахын баглаа боодлын хувьд маш чухал.

Гибрид болон тэмдэглэхэд хэцүү материалуудын дунд тулгарч буй бэрхшээлүүд

Аноджуулсан хөнгөн цагаан болон давслаг хайлш нь онцлог бэрхшээлүүдийг тавьж өгдөг - илүү их хүч чадал нь давс нийтлэг, харин хангалтгүй тохируулга нь материал дотор нэвтрэх боломжгүй болгодог. Сүүлийн үеийн гибрид материал судалгаа нь пульсийн CO2-файберийн хослол нь агаарын орчинд композит материал дээр 92% тэмдэглэлийн бат бөх чанарыг хангаж байгааг харуулжээ.

Долгионы урт яагаад чухал байдаг вэ: Материалын дагуу шингээх хурд

Долгионы урт нь фотон энергийн шилжилтийг тодорхойлдог: фибер лазерын богино долгион нь металлын электронуудыг идэвхжүүлдэг, харин CO2-ын урт долгион нь полимерүүдийн молекулын холбоог тасалдаг. 1.06 μm-д алтны 5% шингээлт нь фибер лазерын ажиллагааны бэрхшээлийг тайлбарладаг бол төмөрлөг шингээлт нь хоёр долгионы уртыг өөрчлөн шингээдэг учраас системийг сонгох үед спектрийн шинжилгээ шаардлагатай.

Ажиллах чадварын харьцуулалт: нарийвчлал, хурд болон бат бөх чанар

Бодит амьдрал дэх хэрэглээнд тэмдэглэгээний чанар болон нарийвчлал

CO2 лазер нь ABS, акрил зэрэг пластик дээр нарийн тод илүү цөөн дүрс бий болгоход маш сайн ажилладаг. Тэдгээрийг жинхэнэ 1200 цэг дюйм тутамд нарийвчилж болдог тул жижиг лого эсвэл цуврал дугаар зэрэг нарийн зүйлсэнд маш тохиромжтой. Гэхдээ энэ нь цайрлах ажлын хувьд фибер лазерийг ашиглах нь дээр. Эдгээр ажилтнууд эсэргүүцэх чадвартай гангаар хийсэн багажинд 0.005 мм нарийвчлалд хүрч болох бөгөөд энэ нь агаарын тээврийн үйлдвэрт хийцийн хэсгийг дараа нь хянах шаардлагатай байдаг. Өнгөрсөн жил Фраунгофер институтийн судалгаагаар фибер лазерын тэмдэглэгээнүүд нь давсны шүршилтийн нөхцөлд орсны дараа хөнгөн цагаан дээр 98 хувийн уншигдацтай байсаар байжээ. Тиймээс л CO2 лазерын тэмдэглэгээ нь PET пластик дээрхээс хамгийн ихдээ 23 хувийн уншигдацгүй болсон.

Их эзлэхүүнтэй үйлдвэрлэлийн шугамын хувьд үйлдвэрлэлийн хурд болон багтаамж

Олон улсын стандартын дагуу техникийн нэр томъёог хадгалах нь чухал юм. Жишээлбэл, 'E-glass' гэх мэт олон улсын хэмжээнд танигдсан техникийн нэр томъёог орчуулах шаардлагагүй. Харин тухайн улсын хэлний дүрмийн дагуу үүсмэл үгсийг зөв бүтээх хэрэгтэй. Мөн орчуулга хийхдээ үйлдвэрлэгчийн нэр болон бүтээгдэхүүний нэрсийг хэвээр нь үлдээнэ. Жишээлбэл, 'MetaBaby' гэх мэт бүтээгдэхүүний нэрийг орчуулахгүйгээр хэвээр нь авна. Харин бүтээгдэхүүний тайлбарыг орчуулна. Жишээлбэл, 'Silicone Baby Feeding Set' гэдгийг орчуулна.

Үйлдвэрлэлийн бүрэлдэхүүн хэсэгт тэмдэглэсэн тэмдгийн бат бөх чанар, уншигдах чанар

Олборын урт 500 цагийн хүртэлх зүсэлттэй цэвэрлэгээний дараа ч гидравлик вентиль дээрх урт хугацааны тэмдэглэгээнүүд 80%-иас дээш харьцааг хадгалж чадна. Эмнэлгийн поликарбонат бүтээгдэхүүн дээрх CO2-оор бичсэн тэмдэглэгээнүүд нь автоклавын циклүүдийг даахын тулд тусгай хамгаалалт шаарддаг бөгөөд энэ нь нэгж бүрт 12-18 центийн нэмэлт зардал үүсгэдэг. Тэнгисийн эрэг дээрх эрчимтэй нөхцөл бүхий газруудад олборын лазер нь гадаргуу нь устаж байсан ч уншигдах боломжтой доторх тэмдэглэгээг үүсгэдэг.

Тэсвэртэй байдал үзүүлэлтүүд

Мэдээлэл: Industrial Laser Marking Council 2024 оны тайлан

Зардал, үйл ажиллагааны үр ашиг

Анхны хөрөнгө оруулалт болон өгөөжийн хувь (ROI)

Цаашид техникийн үзүүлэлтүүдээс хамааран үнэ нь ихэвчлэн 20-40 хувь нэмэгдэнэ. Үйлдвэрлэлийн чанартай төхөөрөмжүүд нь ихэвчлэн 50 мянган долларын 150 мянган долларын хооронд байдаг. Бодит үнэ цэнэ нь урт хугацааны үйл ажиллагааны үед илэрдэг. Эдгээр системүүд нь гурван дахин хурдан тэмдэглэх боломжтой бөгөөд 90 хувийн цахилгаан ашигтай ажилладаг тул том партийг үйлдвэрлэхэд нэгж бүтээгдэхүүний үнийг бууруулдаг. Өдөрт 10 мянган хэсгээс дээш ажилладаг компанийнууд нь ихэвчлэн 12-18 сарын дотор хөрөнгө оруулалтаа бүрэн нөхөн төлдөг бол түүнтэй адилах өгөөжийг уламжлалт CO2 технологи нь хоёр дахин удаан хугацаанд олгодог.

Системийн үйлчилгээ болон эдэлгээний хугацаа

CO2 лазер нь хийгээ дахин дүүргэх, толь байрлуултаа засах, хоолой солих зэрэг сар бүр 1 удаа үйл maintенанс хийлгэх шаардлагатай бөгөөд жилд дунджаар 2,500 ам.доллар зарддаг. Харин ширмэн лазер нь 15,000 цагийн дотор maintenans шаарддаггүй. Энэ ялгаа нь ерөнхий өртгийн үнэлгээнд нөлөөлдөг:

Энерги хэрэглээ болон үргэлжийн үйлдвэрлэлийн зардал

Цаашид ажиллаж байгаа үед цахилгааны хэрэглээ нь лазерийн тэмдэглэгээний үйл ажиллагааны бүх зардлын ойролцоогоор дөрөвний нэгийг эзэлдэг тул цахилгааны хэмнэлт нь ихээхэн чухал байдаг. Цахилгааны хэрэглээгээр нь жишвэл: стандарт 100 Вт-ын СО2 лазер нь 4.8 киловатт цагийг ашигладаг бол цоонжийн лазерын хувьд ижил ажлыг гүйцэтгэхэд зөвхөн 1.2 кВтц-ийг шаарддаг. Өдөр тутмын гурван нийт производцийн цагийн хэмнэлтийг авч үзвэл үйлдвэрлэгчид цахилгааны санхүүгийн зардлаас жилд дөчин мянган ам.доллар хэмнэх боломжтой. Мөн нэг давуу тал нь: компаниуд их үнэтэй хөргөгчийг ашиглахгүйгээр жилд дунджаар гурван мянган доллар хэмнэх боломжтой.

CO2 ба цоонжны лазерийн тэмдэглэгээний машинг сонгох арга зам

Материал ба эзэлхүүний үндсэн дээр сонголтын шалгуур

Тоног төхөөрөмж сонгох асуудалд материалтай нийцэх чанар, хэдэн ширхэг бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх шаардлагатай байгаа нь хамгийн чухал хүчин зүйл байсаар байна. Цахилгаан соронзон туяа нь гурван дахин хурдан ажилладаг, цаашид юу ч хийх шаардлагагүй тул ган, хөнгөн цагаан, зэрэгцээ зэрэг металлуудыг тэмдэглэхэд ихэвчлэн эзлэн авчээ. Энэ нь машин үйлдвэр, онгоцны салбарын шиг газруудад өдөр бүр их хэмжээний деталь үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүдэд илүү тохиромжтой байдаг. Нөгөө талаас, CO2 лазерийн тэмдэглэгч нь мод, хуванцар, эдлэлийн эдлэг шиг байгалийн эсвэл синтетик бөгөөд металл бус материалыг тэмдэглэхэд маш сайн ажилладаг. Учир нь 10.6 микрон орчим долгионы урт нь илүү цэвэр шугам үүсгэх бөгөөд их хэмжээний материалыг шатааж авдаггүй. Хэрэв танай үйлдвэрийн шугам нь олон төрлийн материалыг ашигладаг бол долгионы уртыг солих боломжтой эсвэл нэмэлт функцуудыг нэмж болдог төхөөрөмжүүдийг сонгох нь ирээдүйд санадгүй бэрхшээл учруулахгүй байхад тусална.

Орчин, аюулгүй байдал, хяналтын асуудлууд

Давтамжтай ажиллаж байх үед уламжит CO2 системүүдтэй харьцуулахад цахилгаан энерги 35-50 хувь бага хэрэглэдэг. Энэ нь их хэмжээгээр энерги хэрэглэдэг үйлдвэрүүдэд бага нөлөө үзүүлнэ. Ялгаа нь CO2 лазерууд нь хийн ялгаруулалтыг зохицуулахын тулд онцгой агааржуулах тоголдог шаардлагатай бол, фибер лазерууд нь ер нь ёсны хэмжээгээр нүх бодис үүсгэдэггүй юм. PVC шиг тэмдэглэх үед хорт хий ялгаруулдаг материалыг ашиглах үед ажилчид болон орчныг хамгаалахын тулд ISO 14001 орчин үеийн заавар, OSHA аюулгүй байдалын дүрэм биелүүлэх нь чухал юм. CO2 лазерын тоног төхөөрөмж нь лазерын хоолой, хөргөгч шингэнийг хаях зэрэг илүү нарийн шаардлагатай байдаг нь тэмдэглэх үнэн мөн.

Хөрвүүлэлтэнд зориулсан програм хангамжтай, хэмжээний хувьд өргөтгөх боломжтой CO2 лазерийн тэмдэглэгээний төхөөрөмжийн шийдлүүд

Одоогийн байдлаар CO2 лазерийн системүүдийг үзэхдээ IoT контроллер болон API программ хангамжтай загваруудыг сонгох нь үйлдвэрлэл явах чиглэлдээ тогтвортой байхад тустай байдаг. Модуль бүтэц нь хүчин чадлыг 30 ваттаас 120 ватт хүртэл хялбархан өргөтгөх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь өөр өөр материалыг эсвэл илүү нарийн тэмдэглэгээнүүдийг хөндлөн ажиллахад тусалдаг. Өнгөрсөн жил дэвшүүлсэн судалгаагаар CO2 лазерийг програм хангамжтай интеграцлах үйлдвэрүүд өөрсдийн хөрөнгө оруулалтын өгөөжийг төлөвлөгдсөнөөс 22 хувь эрт авч чаджээ. Энэ нь урьдчилан таамаглах боломжтой байлдаа, алсын зуур засвар үйлчилгээ хийх боломжийн благодар. Урт хугацаанд төлөвлөж буй бизнесүүд үйлдвэрлэлийг томоохон хэмжээнд нэмэгдүүлэхдээ материал алдагдал багасгах зорилготой бол хэв маягийг оновчлох үүднээс AI-г дэмжих платформыг сонгох нь маш чухал.

Түгээмэл асуулт

CO2 ба ширхэг лазерийн технологийн гол ялгаа юу вэ?

CO2 лазер нь цахилгааны энергиар сэргээгдсэн хийн холимог ашигладаг бөгөөд зуух, мод шиг органик материал дээр тэмдэглэлт хийхэд тохиромжтой. Шилэн кабель лазер нь диодны насос ашигладаг бөгөөд метал материалыг тэмдэглэхэд илүү тохиромжтой бөгөөд илүү их энерги ашиглалтын үр дүнтэй, үйл эксплуатацийн зардал багатай байдаг.

Материалын нийцэх чанар болон үйлдвэрлэлийн хэмжээ лазерийн тэмдэглэлтийн системийн сонголтод ямар нөлөө үзүүлдэг вэ?

Метал материалыг томоохон хэмжээгээр тэмдэглэхэд шилэн кабель лазерыг хурд, бага үйл обслуживание-ийн шаардлагатай байдалтай тохиромжтой гэж үздэг. CO2 лазер нь металл бус материал дээрх тэмдэглэлтэнд илүү тохиромжтой бөгөөд органик дэд суурин дээр нарийн тэмдэглэлтийг хангана.

CO2 болон шилэн кабель лазерийн системийн хооронд зардал, үйл обслуживание-ийн ялгаа юу вэ?

Шилэн кабель лазер нь анхны зардал илүү өндөр боловч цахилгаан хэрэглээ бага, үйл обслуживание-ийн шаардлага багатай байгаагаас хурдан хөрөнгө оруулалтын буцаалт (ROI) өгдөг. CO2 лазер нь жишээ нь үйл обслуживание-ийг эл хугацаанд нь хийх шаардлагатай байдаг тул нийт эксплуатацийн зардлыг нэмэгдүүлдэг.