Hemos descubierto que cada vez hay más personas interesadas en el grabado y marcado láser, ya sea por producción industrial o por aficiones personales.
Algunos principiantes pueden sentirse confundidos al elegir una máquina de grabado láser. Aquí, compartimos algunas ideas sobre cómo elegir el tipo de láser, que es crucial para seleccionar máquinas láserEsta descripción general cubre los cinco tipos de láseres más utilizados en aplicaciones comerciales (hay miles de láseres conocidos, la mayoría de los cuales se utilizan para investigación especializada) y esperamos que sea útil para quienes lo necesiten.
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¿Qué es un láser?
¿Qué es una máquina de marcado láser?
Le proporcionaremos información detallada sobre los diferentes tipos de láseres que se utilizan para los sistemas de marcado láser. Son:
- Láser de fibra
- Láser de CO2
- Láser UV
- Láser de diodo
- Láser MOPA
Láser de fibra
Introducción
Los láseres de fibra son un tipo especial que utiliza fibras ópticas dopadas con elementos de tierras raras (por ejemplo, iterbio, erbio y tulio, etc.) como medio de ganancia.
En 1961, Elías Snitzer Inventó el láser de fibra y demostró su uso. Sin embargo, no fue hasta la década de 1990 cuando los láseres de fibra comenzaron a comercializarse y gradualmente se generalizaron.
Hoy en día, los láseres de fibra son los láseres más utilizados para marcar y grabar.
Características
- Calidad de luz alta: Debido a las propiedades de guía de ondas de las fibras ópticas, los láseres de fibra ofrecen una excelente calidad de haz y una capacidad de enfoque superior.
- Alta eficiencia de conversión: Los láseres de fibra tienen una eficiencia de conversión electroóptica muy alta, que generalmente alcanza más de 30%, lo que los hace rentables, energéticamente eficientes y respetuosos con el medio ambiente.
- Estructura compacta: Los láseres de fibra están diseñados para ser compactos, de tamaño pequeño y livianos, lo que los hace fáciles de integrar con otros equipos o líneas de producción. Este diseño compacto también los hace ideales para aplicaciones móviles, como herramientas láser portátiles o cabezales láser montados en brazos robóticos.
- Excelente estabilidad: Con una estructura simple, los láseres de fibra cuentan con alta confiabilidad y larga vida útil.
Los láseres de fibra son más caros, pero ofrecen mayor precisión, velocidad de grabado, control y durabilidad. También requieren menos mantenimiento y consumen menos energía.
Materiales de grabado
- Rieles: Máquinas de marcado láser de fibra, known for their high precision, efficiency, and excellent beam quality, almost can engrave all types of metals, including acero inoxidable, aluminio, steel, iron, anodized aluminum, magnesium, lead, zinc, and cobre.
- Plástica: Algunos plásticos de ingeniería con buenas propiedades de absorción, como ABS, PC, PVC, PE y PP, se pueden grabar. La superficie de estos materiales cambia de color o se desgasta bajo la acción del láser, y se pueden lograr efectos de marcado ideales ajustando la potencia y la frecuencia del láser.
Aplicaciones
- Fabricación de automóviles
- Aeroespacial
- Fabricación de dispositivos médicos
- Fabricación de productos electrónicos
- Joyas
- Electrónica de consumo
- Fabricación de electrodomésticos
- Instrumentación
- Embalaje e impresión
Marcas
El mercado actual cuenta con muchas marcas populares de máquinas láser de fibra, como Linxuan Laser, Omtech, Cloudray, Trumpf y Coherent.
Láser de CO2
Introducción
Láser de CO2 is one of the earliest developed and widely used gas lasers, invented in 1964 by C. Kumar N. Patel at Bell Labs in the United States. (Referencia)
Con el avance de la ciencia y la tecnología, los láseres de CO2 se convirtieron gradualmente en uno de los productos láser con mayor potencia de salida continua, ampliamente utilizados en campos como textiles, aplicaciones médicas, procesamiento de materiales y fabricación industrial. En la década de 1980, la tecnología láser de CO2 básicamente había madurado y se utilizó ampliamente en el procesamiento industrial durante más de dos décadas, incluido el corte de metales, el marcado y el grabado de diversos materiales.
Los láseres de CO2 utilizan una mezcla de dióxido de carbono gaseoso como medio de emisión, que incluye dióxido de carbono, helio, nitrógeno y, posiblemente, hidrógeno, vapor de agua y xenón. Al producirse la descarga, las moléculas de gas experimentan transiciones de niveles de energía, lo que produce láseres infrarrojos con una longitud de onda de 10,6 micrones.
Características
- Alta potencia de salida: Los láseres de CO2 ofrecen una potencia de salida que va desde unos pocos vatios hasta varios kilovatios, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones, desde el marcado fino hasta el corte de placas gruesas.
- Profundidad significativa de corte y grabado: Los láseres de CO2 pueden cortar materiales metálicos y no metálicos con espesores de hasta varias decenas de milímetros.
- Excelente absorción para materiales no metálicos: La longitud de onda de 10,6 μm de los láseres de CO2 coincide con los picos de absorción de infrarrojos de muchos materiales no metálicos, lo que da como resultado una eficiencia de absorción muy alta. Por ejemplo, materiales como madera, papel, plásticos y cuero pueden alcanzar tasas de absorción de más de 80% con láseres de CO2.
Materiales de grabado
Láseres de CO2 Tienen ventajas únicas para grabar y marcar materiales no metálicos:
- Materiales orgánicos: Madera, acrílico, papel, cuero
- Plástica: PVC, ABS, PP
- Glass and Cerámica
- Materiales compuestos: Plásticos reforzados con fibra (FRP), compuestos de fibra de carbono
Industrias de aplicación
- Producción de carteles publicitarios
- Embalaje e impresión
- Textiles y prendas de vestir
- Fabricación de productos electrónicos
- Fabricación de dispositivos médicos
- Creación de obras de arte
Otras aplicaciones: corte por láser, soldadura, cosmetología médica (por ejemplo, tratamiento de la piel), calefacción industrial, etc.
Láser UV
Introducción
El desarrollo de los láseres UV se remonta a la década de 1970. Con los avances en la tecnología de fuentes de luz ultravioleta, Láseres UV se han convertido gradualmente en una herramienta importante para el procesamiento de precisión.
Los láseres UV se basan generalmente en láseres de estado sólido o láseres excimer. La luz de frecuencia base se convierte en luz ultravioleta a través de cristales ópticos no lineales en láseres de estado sólido, mientras que los láseres excimer son láseres de gas que emiten directamente luz ultravioleta.
Características
Los láseres UV (láseres ultravioleta) ocupan una posición importante en el campo de la microfabricación debido a su longitud de onda única y sus capacidades de mecanizado de alta precisión.
Longitud de onda corta, punto focal pequeño
La longitud de onda típica de un láser UV es de 355 nm (láseres Nd:YAG o Nd:YVO4 de triple frecuencia). En comparación con los láseres infrarrojos (como los láseres de CO2, que tienen una longitud de onda de 10,6 μm), los láseres UV tienen una longitud de onda más corta, lo que les permite lograr un punto de enfoque más pequeño.
El diámetro del punto de enfoque de un láser UV puede alcanzar 10 μm o incluso menos, lo que lo hace ideal para el procesamiento de precisión a nivel de micrones.
Características de procesamiento en frío, zona afectada por el calor reducida
Debido a la corta longitud de onda de los láseres UV, la energía se concentra en un área extremadamente pequeña. Una vez que el material absorbe los fotones, sufre una ruptura directa del enlace químico en lugar de una eliminación del material mediante conducción térmica.
Esta característica de “procesamiento en frío” reduce significativamente la zona afectada por el calor (ZAT), lo que evita la deformación térmica, la carbonización o la fusión del material. Es especialmente adecuada para procesar materiales sensibles al calor.
Materiales de grabado
- Materiales semiconductores: Obleas de silicio, zafiro
- Plástica: PC (Policarbonato), PMMA (Acrílico), PET (Poliéster), PVC (Cloruro de polivinilo)
- Glass and crystal
- Cerámica
Industrias de aplicación
- Fabricación de semiconductores
- Producción de componentes electrónicos
- Fotovoltaica
- Fabricación de dispositivos médicos
Otras aplicaciones: Micromecanizado, corte de placas FPC (circuitos impresos flexibles), corte de obleas, investigación biomédica, etc.
Semiconductor (diodo láser)
Introducción
Diode lasers, also known as semiconductor lasers, were first successfully demonstrated in 1962, but their widespread commercial application was not achieved until the late 1980s. (Wikipedia)
Los láseres de diodo utilizan la estructura especial de la unión PN del semiconductor. Cuando se inyecta corriente, los electrones y los huecos se recombinan para producir fotones, lo que genera una salida láser. Por lo general, se activan directamente con la corriente y tienen un diseño compacto.
Características
Miniaturización y fácil integración
Los láseres de diodo son compactos, livianos y consumen poca energía, lo que los hace ideales para la integración en sistemas ópticos existentes, dispositivos electrónicos y otra maquinaria industrial.
Alta eficiencia y bajo consumo de energía
Los láseres de diodo tienen una eficiencia de conversión electroóptica muy alta, que suele superar los 50%. También tienen un consumo de energía muy bajo, ya que requieren una energía eléctrica mínima para lograr una emisión láser eficiente.
Amplio rango de longitud de onda
Al seleccionar diferentes materiales semiconductores (como GaAs, InGaAs, GaN), los láseres de diodo se pueden ajustar para emitir en varias longitudes de onda. Las longitudes de onda comunes incluyen 635 nm (rojo), 650 nm (rojo), 785 nm (infrarrojo cercano), 808 nm (infrarrojo cercano) y 980 nm (infrarrojo cercano).
Materiales de grabado
- Materiales metálicos: Acero inoxidable, aleación de aluminio, cobre y aleaciones de cobre.
- Plástica: ABS, PC, PA
- Cerámica
- Vaso
Industrias de aplicación
- Electrónica de consumo
- Dispositivos médicos
- Joyas
- Piezas de automoción
- Artículos decorativos
Si los requisitos de grabado son relativamente simples y la demanda de energía es baja, se pueden utilizar láseres de diodo para grabar metales. Estos sistemas láser de nivel básico son más asequibles que otros tipos de láseres (algunos cuestan solo unos pocos cientos de dólares), pero tienen una potencia de salida y una calidad de haz limitadas.
Láser MOPA
Introducción
El láser MOPA, abreviatura de oscilador maestro y amplificador de potencia, es un tipo de láser de fibra que utiliza una estructura de oscilador maestro y amplificador de potencia.
El oscilador maestro genera un láser de semilla de baja potencia y alta calidad, que luego es amplificado por el amplificador de potencia para generar un rayo láser de alta potencia.
Características
- Ancho de pulso y frecuencia ajustables: Los láseres MOPA pueden generar pulsos de una duración de varios nanosegundos a decenas de nanosegundos. Al controlar con precisión factores como el ancho de pulso, la frecuencia de funcionamiento y la energía, permiten el marcado láser multicolor y el procesamiento fino.
- Calidad de luz alta: La calidad del rayo láser de los láseres MOPA es excelente y puede acercarse fácilmente al límite de difracción, lo que permite una alta precisión y calidad en el procesamiento láser.
- Alta potencia máxima: Los láseres MOPA pueden alcanzar una potencia máxima extremadamente alta ajustando el ancho y la energía del pulso, lo que los hace adecuados para el grabado profundo.
Materiales de grabado
- Acero inoxidable: El Láser MOPA can create high-quality oxidized black or color markings on stainless steel surfaces, with marking depths ranging from 0.01 to 0.05 mm. It is suitable for applications such as medical instruments, kitchenware, and bathroom products.
- Aleación de aluminio: Al ajustar el ancho y la frecuencia del pulso, el láser MOPA puede lograr un marcado fino en superficies de aleación de aluminio, adecuado para piezas de automóviles, carcasas de productos electrónicos y más.
- Acero carbono: Adecuado para grabado profundo o superficial, ideal para el marcado permanente de piezas mecánicas, herramientas, etc.
- Aleación de titanio: Se aplica en la industria aeroespacial, implantes médicos y otros campos.
- Materiales no metálicos: Como plásticos, tuberías de PVC y más.
Conclusión (láser de fibra, láser de CO2, láser UV, láser de diodo y láser MOPA)
Máquinas de marcado láser de fibra Son la opción preferida para grabar y marcar materiales metálicos debido a su eficiencia y flexibilidad.
Grabadores láser de CO2 Sobresalir en materiales no metálicos como madera, plástico y cuero.
Máquinas de marcado láser UV Son conocidos por su precisión extremadamente alta y sus características de procesamiento en frío, lo que los hace ideales para el microprocesamiento en campos como semiconductores, electrónica y dispositivos médicos, aunque son más caros.
Máquinas de marcado láser de diodo Son las más rentables, fáciles de utilizar y adecuadas para aficionados individuales y pequeñas empresas para marcar y grabar de forma económica, especialmente para metales y ciertos plásticos.
Máquinas de marcado láser MOPA Ofrecen parámetros de pulso altamente ajustables, lo que los hace versátiles para diversas necesidades de procesamiento de materiales, particularmente adecuados para aplicaciones de alta precisión y múltiples materiales como electrónica de consumo, aeroespacial y joyería.
Preguntas frecuentes sobre láseres para grabado y marcado
¿Cómo elegir el láser adecuado para su proyecto?
- Para líneas de producción: Un láser de fibra suele ser la mejor opción debido a su alta eficiencia, precisión y capacidad para manipular metales y otros materiales industriales.
- Para pequeñas empresas o proyectos de bricolaje: Un láser de CO2 o un láser de diodo podría ser suficiente, ya que son más asequibles y adecuados para grabar materiales no metálicos como madera, acrílico y plástico.
¿Qué es un láser verde y un láser Yag?
Láser verde: láser que emite luz en el rango de longitud de onda verde, normalmente alrededor de 532 nm. Los láseres verdes tienen una amplia gama de aplicaciones en medicina, visualización, iluminación e investigación científica.
Láser YAG (granate de itrio y aluminio): láser de estado sólido que utiliza cristales YAG como medio de ganancia, con una longitud de onda típica de 1064 nm en el rango del infrarrojo cercano. Los láseres YAG se utilizan ampliamente para cortes industriales, soldaduras, procedimientos médicos (por ejemplo, oftalmología) e investigación científica debido a su alta potencia y calidad del haz.
¿Cuáles son los procesos para marcar metales con láser?
Recocido láser
Grabado láser
Grabado láser
Marcado de color con láser
Marcado de eliminación de revestimiento láser
Endurecimiento por láser
¿Cuál es el mejor láser para marcar metales?
Los láseres de fibra se destacan en aplicaciones de grabado y marcado de metales y son la mejor opción.
¿Pueden los láseres de CO2 marcar metales?
Los láseres de CO2 pueden marcar algunos metales, pero con resultados limitados. Cuando un láser de CO2 toca una superficie metálica, la mayor parte de la energía se refleja, lo que dificulta generar suficiente calor en el metal para dejar una marca duradera. Los láseres de CO2 se utilizan principalmente para marcar y grabar materiales no metálicos.
