Fiberlaser kontra CO₂ kontra UV-laser: Vilken märkningsmaskin ska du välja?

Våglängdsegenskaper: Fiber vs CO₂ vs UV-lasrar

Kärnprinciper för laserteknik: Våglängd och materialinteraktioner

Uv-lasermarkering prestanda beror på relationen mellan våg längd och materials absorptionsförmåga . Fiberlaser (800-2200 nm våglängder) är utmärkta för märkning av metaller som stål, aluminium och titanlegeringar, medan CO₂-lasrar (10,6 μm våglängd) riktas mot organiska material såsom trä, akryl och textilier genom vibrationsenergiöverföring.

Nya skillnader i materialens reaktioner:

• Polerade metaller reflekterar upp till 60 % av den inkommande laserenergin (NIST 2023).
• Termoplast som ABS absorberar UV-laser våglängder (355 nm) 30 gånger mer effektivt än infraröd.
• UV-laserstrålar uppnår extremt fina märkningar (<5 μm upplösning) på medicinsk silikon med minimal värmepåverkan.

Tre grundläggande principer:

1. Absorptionsdjup – UV-våglängder interagerar inom 0,1–10 μm tjocka ytmaterial.
2. Fotonterskelvärden – CO₂-lasrar kräver 25 W·cm⁻² för polycarbonat jämfört med 450 W·cm⁻² för gravering av rostfritt stål med fiberlasrar.
3. Termisk avklingningstid – Känsliga material kräver pulsar med varaktighet under 20 ns för att undvika att deformera.

Modern utrustning har nu våglängdsjusterbara moduler för märkning av både metaller (1064 nm) och plaster (355 nm), även om specialiserade lasrar fortfarande presterar bättre vad gäller effekttäthet (220 kW·cm−² för dedikerade fiberlasrar).

Infraröda fiberlasrar: Djup penetration för metaller

Infraröda fibrerlasrar med våglängden 1064 nm, fokuserar på metaller med hög precision. Den långa våglängden möjliggör den intrinsiska fotonabsorptionen inne i metallgittena, vilket gör det möjligt att modifiera materialet i massan. Denna djupa penetration innebär att markeringarna inte bara skrapas bort som vid andra märkningsprocesser, vilket resulterar i en hållbar markering genom baksidans glödgning – en process där metallen värms upp för att oxidisera färgerna utan att påverka metallen själv. Denna process används för industriella applikationer på rostfria ståldelar, titan och aluminiumdelar där slitstyrka är viktig.

CO₂-lasrar: Optimal 10,6 μm-våglängd för organiska material

CO₂-laserns våglängd på 10,6 mikrometer stämmer perfekt överens med de molekylära vibrationsfrekvenserna i organiska material. Denna resonantabsorption omvandlar ljusenergin snabbt till värme för kontrollerad materialborttagning genom sublimation. Trä, akryl, läder och sammansatta plaster absorberar denna infraröda våglängd effektivt utan spridningseffekter.

UV-laser: Kall märkning med 355 nm fotonenergi

UV-laser använder högenergetiska 355 nm fotoner för att initiera fotokemiska reaktioner snarare än termiska processer. Detta sätt att märka, kall märkning, bryter ner molekylbindningar utan att generera destruktiva värmezoner. Känsliga elektronik- och medicintekniska komponenter drar nytta av skadefri serienummermarkering och UDI-koder.

Materialkompatibilitetsöversikt

Metaller och legeringar: Fiberlaser dominerar med VCS-teknik

Fiberlasrar utnyttjar nära infraröda våglängder som är optimerade för djup metallabsorption, vilket gör VCS-lasersystem (Vertical Cavity Surface Emitting) idealiska för rostfritt stål, aluminium och titan. Frekvensen 1064 nm värmer ytor omedelbart, vilket skapar hållbara graverade serienummer eller anlöpningsmärken som är motståndskraftiga mot slitage och korrosion.

Trä/Glas/Konstplast: CO₂-laserns mångsidighet

CO₂-lasrar presterar bättre än alternativ på organiska material tack vare den optimala våglängden 10,6 μm som absorberas effektivt. Denna våglängd sätter molekylära bindningar i trä, akryl, glas och polymerer i rörelse, vilket möjliggör snabb gravering utan att materialen kolnar. För PVC, ABS och polycarbonat gör justerbara inställningar det möjligt att förhindra termisk deformation samtidigt som FDA-läsbara koder för emballage bevaras.

Känsliga elektronikkomponenter: UV-laserens mikro-märkningsprecision

UV-laser fungerar via icke-termiska fotokemiska reaktioner, kritiska för kiselwafer, PCB-kort eller guldbehandlade kontakter. Deras 355 nm-fotoner bryter atombindningar utan värme, vilket möjliggör alfanumerisk serialisering i 25 μm på resistorer och mikrochip.

Jämförelse av branschspecifika applikationer

Bilindustrin: Fiberlaser för varaktig komponentidentifiering

Fiberlasersystem är utmärkande för märkning av motorblock, växellådsdelar och fordonidentifikationsnummer (VIN) där permanent spårbarhet är avgörande. Deras höga topp effekt och infraröda våglängder tränger in i metall ytor utan att äventyra strukturell integritet.

Medicinteknik: UV-laser för UDI-kompatibel enhetsmärkning

Tillverkare av medicintekniska produkter litar på UV-laser för att uppfylla FDA:s krav på unik enhetsidentifiering (UDI). Våglängden 355 nm skapar mikroskopiska Data Matrix-koder på kirurgiska instrument och implanterbara delar utan att generera värmepåverkade zoner.

Elektronik: UV Optibeam-teknologi för PCB-serialisering

UV Optibeam-teknik uppnår mikronivåprecision för märkning av kretskort (PCB) och halvledarkomponenter. Den fotokemiska avlationsprocessen etsar scannbara QR-koder direkt på siliciumskivor utan termisk skada på omgivande kretsar.

Hantverk: CO₂-laser för graveringsorganiska material

CO₂-lasrar dominerar konstnärliga tillämpningar med kontaktfri bearbetning av naturliga material. Tunnare och designers utnyttjar 10,6 μm våglängder för att förånga cellulosa i trä, läder och akryl vid styrbara djup under 0,1 mm.

Termisk påverkan & analys av märkningskvalitet

Glödgning vs avlation: Jämförelse av värmepåverkade zoner

Glödgning och avlationsmetoder för märkning genererar betydande termisk stress som förändrar materialens egenskaper. Vid metallglödgning värmer lasrar ytor till 750–1100 °C, vilket inducerar oxidation genom kontrollerad termisk expansion. Ablationstekniker förångar organiska material som plaster, men lämnar ofta brända kanter och inre spänningskoncentrationer.

UV-kallmärkning: Bevarar materialintegritet

Till skillnad från termiska processer fungerar UV-laser genom fotokemiska reaktioner som helt undviker värmeöverföring. 355 nm-våglängden levererar 3,5 eV fotonenergi – tillräckligt för att bryta molekylbindningar men otillräckligt för att höja materialtemperaturen märkbart.

Föreskriftsmässiga efterlevnads krav

UDI-standarder för medicintekniska apparater: Nödvändighet av UV-laser

UV-laser möjliggör UDI-kompatibel märkning utan att äventyra sterila förpackningar eller biokompatibla ytor. Deras kallmärkningsförmåga säkerställer permanenta, högkontrastiga koder på känsliga instrument samtidigt som materialnedbrytning undviks, vilket kan bryta mot FDA 21 CFR Part 11 krav.

Aerospace-spårning: Fiberoptisk lasers djupkontroll

Fiberoptiska laser uppfyller aerospace AS9100-standarder genom exakt djupreglering vid direkt komponentmärkning (DPM). Deras justerbara våglängd producerar oxidationsmärkningar med kontrollerad penetration på 0,001–0,5 mm på turbinblad, landningsställ och strukturolegeringar.

Valguide: Anpassa laser till dina behov

Det ideala lasersystemet måste anpassa våglängdsegenskaperna till materialkarakteristika. Fiberlasrar är det mest effektiva alternativet för märkning av metall—särskilt för delar som används i luftfart där spårbarhet kräver djupa, oterstörbara tecken. CO₂-system presterar utmärkt med organiska material som trä eller glas där termisk förångning kommer att producera rena graveringar. UV-lasrar för kallmärkning och finmärkning (inklusive UDI-märkning); kall mikromärkning under 20 μm utan skador på substratet för UDI-kompatibla medicintekniska produkter eller känsliga elektronikkomponenter.

Utvärdera tre kritiska dimensioner: materialets absorptionspektrum, regelverk som FDA 21 CFR Part 11 och produktionsvolymer. Jämför värmetålighet med specifikationer för märkningsdjup för att förhindra deformation.

Vanliga frågor

Vad är de huvudsakliga skillnaderna mellan fiber-, CO₂- och UV-lasrar?

Fiberlasrar arbetar vid 1064 nm och är idealiska för märkning av metaller, medan CO₂-lasrar vid 10,6 μm är bäst för organiska material som trä och akryl. UV-lasrar använder 355 nm foton för märkning av känsliga material utan värme.

Vilken laser är bäst för märkning av organiska material?

CO₂-lasrar är optimala för gravering av organiska material, inklusive trä, akryl och läder, på grund av deras våglängd på 10,6 μm.

Kan UV-lasrar användas för medicinska och elektroniska komponenter?

Ja, UV-lasrar är effektiva för känsliga elektronik- och medicinska komponenter tack vare sina kalla märkningsförmågor.