حکاکی لیزری رنگی

در حکاکی لیزری رنگی در اثر برخورد لیزر با متریالی خاص (متامتریال) رنگ های متنوعی ایجاد می شود . حکاکی لیزری رنگی ویژگی های جذاب و منحصر به فردی در ظاهر ماده ایجاد می کند.

حکاکی لیزری رنگی بر روی چه موادی قابل انجام است؟

حکاکی لیزری رنگی روی پلاستیک و فلزات قابل انجام است .

حکاکی لیزری رنگی بر روی پلاستیک هنوز دارای محدودیت است اما در آینده شاهد پیشرفت های این صنعت خواهیم بود .

پلاستیک هایی که حکاکی لیزری رنگی روی آن ها انجام می شود تغییر رنگ چندانی نخواهند داشت و تغییر رنگ آن ها در محدوده رنگ پلاستیک می باشد و فقط کمی تیره یا روشن می شوند. مثلا با حکاکی لیزری رنگی ماده پلاستیکی به رنگ آبی نمی توانیم بخشی از آن را به رنگ های زرد ، قرمز ، سبز و یا رنگ های دیگر تغییر دهیم!

حکاکی رنگی بر روی پلاستیک هایی نظیر : پلاستیک ABS ، پلاستیک های پلی اتیلن و … قابل انجام است.

حکاکی لیزری رنگی بر روی فلزات دارای قابلیت ها و کاربردهای گسترده تری می باشد و در این حوزه حکاکی لیزری رنگی بر روی استیل ضدزنگ محبوبیت بیشتری دارد. این شکل از حکاکی سطح لایه ماده مورد نظر را تغییر می دهد و می تواند رنگ های متمایز و زیبایی روی قطعه مورد نظر ایجاد کند.

سطوح فلزی (متامتریال) دارای طیف وسیعی از رنگ های متفاوت هستند که می توانیم با حکاکی لیزری رنگی روی آن ها، رنگ های متفاوتی با ایجاد تغییرات در فرکانس نور لیزر ، توان ، سرعت ، فاصله کانونی و موارد دیگر تولید کنیم.

حکاکی لیزری رنگی بر روی فلزاتی نظیر : استیل، فولاد ، فولاد ضد زنگ ، تیتانیوم ، کروم و … قابل انجام است.

حکاکی لیزری رنگی چه کاربردی دارد؟

امروزه حکاکی لیزری رنگی کاربردهای فراوانی پیدا کرده است و معمولا برای اهداف مختلفی نظیر :

• شخصی سازی محصولات برای مشتریان (با حکاکی لیزری رنگی برند مخصوص مشتری بر روی محصول مورد نظر، قابلیت های برند خود را تقویت می کنند)
• افزودن گرافیک ، طرح و یا تصویر برای بهبود محصول
• تزئینات صنایع دستی فلزی ، ساعت ، جواهرات و …
• حکاکی و علامت گذاری تلفن های همراه ، دوربین ها و سایر تجهیزات الکترونیکی
• علامت گذاری اتصالات فلزی حمام برای نشان دادن آب سرد و گرم
• علامت گذاری قطعات برای استفاده در محصولات پزشکی ، خودرو ، هواپیما و …
• علامت گذاری سلاح گرم و سرد مانند چاقو برای شخصی سازی

و …

کاربرد دارد.

البته مواردی که ذکر شد صرفا بخشی از کاربردهای حکاکی لیزری رنگی می باشد.

MOPA چیست و در حکاکی لیزری رنگی چه کاربردی دارد؟

MOPA یا Master Oscillator Power Amplifier یک تکنیک لیزری است که از تقویت توان برای افزایش قابلیت های پرتو لیزر استفاده می کند. تکنیک MOPA در دستگاه های لیزری استفاده می شود و به شما امکان می دهد با لیزر روی اجسام سخت مانند فلزات (متامتریال) حکاکی کنید.

یک سیستم معمولی MOPA همانطور که از نام اختصاری آن مشخص است از 2 بخش Master Oscillator و Power Amplifier تشکیل شده است و مکانیزم اصلی آن به این صورت است که در ابتدا تعدادی دیود ، نوری را تولید و پس از HR FBG (High Reflected Fiber Bragg Grating) وارد فیبری با هسته نسبتا نازک می شود و در نهایت با عبور از یک AOM (Acousto optic modulator) و PR FBG نوری با پهنای فرکانسی باریک تولید می شود و وارد مرحله دوم تقویت می شود.

در این مرحله فیبری با هسته بزرگتر قرار می گیرد و همچنین تعداد دیودها هم افزایش یافته و در نتیجه یک محدوده فرکانسی ایجاد می شود که البته فقط در محدوده باریک و فرکانسی خاصی که ما می توانیم آن را انتخاب کنیم جذب اتفاق می افتد. در نهایت بسته به اینکه چه توانی مدنظر ماست مراحل تقویت ادامه پیدا می کند.

علت اینکه همه ی تقویت در یک مرحله اتفاق نمی افتد این است که در هر مرحله فیبر ما قطر هسته مشخصی دارد و هر قطری آستانه تحمل یک مقدار تقویت را دارد و اگر تقویت بیشتری انجام شود آسیب خواهد دید ، فلذا این تقویت در چندین مرحله و با افزایش گام به گام قطر هسته فیبر اتفاق می افتد. در شکل زیر شماتیکی از این فرایند آورده شده است.

امروزه از چندین سیستم حکاکی یا مارک لیزری در ماشین ها استفاده می شود. سیستم های مختلف مزایا و معایب خاص خود را برای زمینه های مختلف دارند. با این حال، MOPA  موثرترین، قدرتمندترین و نوآورانه ترین فناوری در صنعت لیزر است.این تکنیک بیشتر در دستگاه های لیزر ارزان قیمت استفاده می شود تا توان لیزر آن ها را بدون افزایش هزینه زیاد افزایش دهد.

پیش از این، کاربران مجبور بودند بین توان و قیمت یکی را انتخاب کنند و یکی را در مقابل دیگری را به خطر بیاندازند. به عنوان مثال، حکاکی های لیزری فیبر صنعتی پرتوان، کار با تمام مواد از جمله فولاد ضد زنگ را ممکن می کند اما این ماشین ها گران هستند و برای مشاغل کوچک معمولی غیرقابل دسترس هستند.

به طور مشابه، لیزرهای CO2 ارزان تر، بسیار مقرون به صرفه هستند، اما کاربردهای آن ها فقط به چند ماده نرم محدود می شود. در این راستا، یک دستگاه لیزر MOPA تا چهار برابر بیشتر از یک ماژول لیزر ارزان قیمت، بدون افزایش قیمت، توان تولید می کند.

لبزر فیبر تقریبا پرتوان ترین نوع لیزری است که می توانید در بازار پیدا کنید. برای حکاکی روی مواد سخت مانند فلز، مس، چرم و چوب مناسب است.

بنابراین، برای کار بر روی پروژه ها نیازی به سرمایه گذاری در چندین محصول ندارید زیرا همه امکانات ذکرشده با یک محصول امکان پذیر است. اگر لیزر فیبر را با CO2 مقایسه کنید، تفاوت بین توان لیزر آن ها بسیار زیاد است. به طور خلاصه، اگر می خواهید روی مواد سخت کار کنید، لیزر فیبر تنها راه شما برای انجام این کار است.

حکاکی های لیزری فیبر که با فناوری MOPA عرضه می شوند به عنوان لیزرهای فیبر MOPA شناخته می شوند که فرایند کار آن توضیح داده شد.

دستگاه لیزر فایبر حکاکی MOPA از فناوری سوئیچ Q استفاده می‌کنند که محدوده ای فرکانسی از 1 تا 500 کیلوهرتز پشتیبانی می کند. در نتیجه کار با فلزات سخت مانند فولاد ضد زنگ، مس، برنج، کروم، آلومینیوم و جواهرات طلا و نقره امکان پذیر است.

با لیزر MOPA، می‌توانیم پلاستیک‌ها را با کنتراست بالاتر و نتایج خواناتر علامت‌گذاری کنیم مثلا آلومینیوم (آنادایز شده : زمانی که مقاومت آلومینیوم برای انجام کار مورد نظر ما کم باشد برای افزایش مقاومت آن عمل آنادایز را روی آن اعمال می کنیم.عمل آنادایزینگ به عملی اطلاق میشود که در آن یک لایه نازک اکسیدی بر روی قطعات آلومینیوم شکل می گیرد که باعث افزایش مقاومت فلز در برابر خوردگی میشود. در این روش ضخامت لایه اکسیدی افزایش پیدا کرده و به 10 تا 20 میکرون و یا بیشتر می رسد.) را با رنگ مشکی علامت‌گذاری یا حکاکی کنیم یا رنگ‌های قابل تکرار روی فولاد ایجاد کنیم.

با لیزر MOPA، مدت زمان پالس را می توان روی مقادیر متغیر و از پیش تعریف شده بین 4 تا 200 نانو ثانیه تنظیم کرد. لیزر MOPA یکی از انعطاف‌پذیرترین لیزرهای موجود در بازار است و می‌تواند برای بسیاری از کاربردها استفاده شود: با توجه به مدت زمان پالس، می‌تواند خواص لیزرهای فیبر معمولی (پالس‌های نسبتا طولانی) و لیزرهای حالت جامد کلاسیک را شبیه‌سازی کند. پالس های کوتاه مانند Nd:YAG یا Nd:YVO4 (وانادات)) وانادات – یک ترکیب معدنی است که توسط وایادیم 5 ظرفیتی و اکسیژن در آنیون تشخیص داده می شود.)

علاوه بر این موارد، در مورد خود فرکانس پالس نیز تفاوت هایی وجود دارد در حالی که محدوده فرکانس پالس یک لیزر به اصطلاح استاندارد بین 1.6 تا 200 کیلوهرتز است، برای لیزر MOPA بین 1.6 کیلوهرتز و 1 مگاهرتز قرار دارد.

به طور خلاصه، لیزر MOPA انعطاف پذیری بیشتری را در مورد تنظیم پارامترهای لیزر ارائه می دهد. بنابراین، لیزر MOPA بسیار متنوع است و در صورت نیاز می توان پارامتر های آن را با مواد بسیار دقیق تطبیق داد.

مزایای لیزر MOPA

برای پالس های کوتاه و انرژی پالس کمتر، ماده کم تر گرم می شود و مساحت ناحیه تحت تأثیر گرما کاهش می یابد. این موضوع باعث ایجاد مزایا و امکانات بیشتری برای حکاکی یا مارک لیزری فلزات و پلاستیک ها می شود:

• سوزش/ذوب کمتر در لبه ناحیه حکاکی های فلزی
• مارک سیاه آلومینیوم آنودایز شده
• ذوب کنترل شده پلاستیک ها
• مارک همگن تر و گاهی با کنتراست بالاتر روی برخی پلاستیک ها
• لیزرهای MOPA مزایایی را در مورد دوام حکاکی پس از پردازش مجدد ارائه می‌دهند که با امکان تنظیم پارامترهای مختلف لیزر، می‌توان به حکاکی های با کیفیت بالا که در برابر چرخه‌های متعدد مقاوم هستند، دست یافت. به همین دلیل است که لیزر MOPA اغلب برای حکاکی و علامت گذاری محصولات پزشکی استفاده می شود.
• با توجه به امکان تنظیم مدت زمان پالس، لیزرهای MOPA برای فرسایش لیزری با کیفیت بالا یا حذف رنگ مناسب هستند، به عنوان مثال برای علامت گذاری روز/شب در صنایع خودروسازی.

جهت آشنایی بهتر با حکاکی لیزری رنگی ویدیو زیر را مشاهده نموده و یا اینجا کلیک کنید.

این مقاله در بخش تحقیق و پژوهش شرکت اپتیک پرداز گردآوری شده است و استفاده از آن با ذکر منبع بلامانع است.

جهت مطالعه مقالات بیشتر کلیک کنید.