Facteurs clés à considérer avant l'achat d'une machine de marquage laser

Qu'est-ce qu'une machine de marquage laser ?

Le marquage laser est une méthode d'étiquetage de divers objets utilisant un laser. Le principe est qu'un faisceau laser modifie de quelque manière l'apparence optique d'une surface qu'il frappe. Cela peut se produire par divers mécanismes :

1. Ablation de matériau (gravure laser) ; parfois en enlevant une couche de surface colorée.
2. Fusion d'un métal, modifiant ainsi la structure de surface.
3. Légère combustion (carbonisation) ex. papier, carton, bois, polymères.
4. Transformation (ex. blanchiment) de pigments (additifs laser industriels) dans un matériau plastique.
5. Expansion d'un polymère, si par ex. un additif s'évapore.
6. Génération de structures de surface telles que de petites bulles.

En balayant le faisceau laser (ex. avec deux miroirs mobiles), il est possible d'écrire rapidement lettres, symboles, codes-barres et autres graphiques, en utilisant un balayage vectoriel ou matriciel. Une autre méthode utilise un masque imagé sur la pièce (marquage par projection, marquage par masque). Cette méthode est simple et plus rapide (applicable même avec pièces en mouvement) mais moins flexible que le balayage.

« Marquage laser » désigne le marquage ou l'étiquetage de pièces et matériaux avec un faisceau laser. Différents procédés sont distingués : gravure, ablation, teinture, recuit et moussage. Selon le matériau et l'exigence de qualité, chaque procédure a ses propres avantages et inconvénients.

Comment fonctionne une machine de marquage laser ?

Bases de la technologie laser

Tous les lasers comportent trois composants :

1. Une source de pompage externe.
2. Le milieu laser actif.
3. Le résonateur.

La source de pompage guide l'énergie externe vers le laser. Le milieu actif est situé à l'intérieur du laser. Selon la conception, il peut consister en un mélange gazeux (laser CO2), un corps cristallin (laser YAG) ou des fibres de verre (laser à fibre). Lorsque de l'énergie est fournie au milieu par la pompe, il émet de l'énergie sous forme de rayonnement.

Le milieu actif est situé entre deux miroirs, le « résonateur ». L'un est un miroir à sens unique. Le rayonnement du milieu actif est amplifié dans le résonateur. Simultanément, seul un certain rayonnement peut quitter le résonateur à travers le miroir à sens unique. Ce rayonnement groupé est le rayonnement laser.

Avantages de la machine de marquage laser

Marquage haute précision à qualité constante

Grâce à la haute précision, même graphiques très délicats, polices 1-point et très petites géométries restent clairement lisibles. Le marquage laser assure des résultats constants de haute qualité.

Vitesse de marquage élevée

Le marquage laser est l'un des procédés de marquage les plus rapides du marché. Cela se traduit par une haute productivité et des avantages de coûts en fabrication. Selon la structure et la taille du matériau, différentes sources laser (ex. lasers à fibre) ou machines (ex. lasers galvo) peuvent être utilisées pour augmenter encore la vitesse.

Marquage durable

La gravure laser est permanente et résistante à l'abrasion, la chaleur et les acides. Selon les paramètres laser, certains matériaux peuvent être marqués sans endommager la surface.

Applications des machines de marquage laser

Variété énorme d'applications :

1. Ajout de numéros de pièce, dates « à utiliser avant » sur emballages alimentaires, bouteilles, etc.
2. Ajout d'informations traçables pour le contrôle qualité.
3. Marquage de circuits imprimés (PCB), composants électroniques, câbles.
4. Impression de logos, codes-barres et autres informations sur produits.

Comparé aux autres technologies (jet d'encre, marquage mécanique), le marquage laser offre : vitesses de traitement très élevées, faible coût d'exploitation (pas de consommables), qualité constante et durabilité des résultats, évite les contaminations, capacité d'écrire des caractéristiques très petites, et haute flexibilité en automatisation.

Les matériaux plastiques, bois, carton, papier, cuir et acrylique sont souvent marqués avec des lasers CO2 de puissance relativement faible. Pour les surfaces métalliques, ces lasers sont moins adaptés en raison de la faible absorption à leurs longues longueurs d'onde (~10 μm) ; les longueurs d'onde laser dans la région 1 μm, obtenues ex. avec lasers Nd:YAG pompés par lampes ou diodes (typiquement à commutation Q) ou lasers à fibre, sont plus appropriées. Puissances typiques : 10 à 100 W. Longueurs d'onde plus courtes comme 532 nm (doublement de fréquence YAG) peuvent être avantageuses, mais pas toujours économiquement compétitives. Pour marquer des métaux comme l'or, qui a trop faible absorption dans la région 1 μm, les courtes longueurs d'onde sont essentielles.

Métaux

Acier inoxydable, aluminium, or, argent, titane, bronze, platine, cuivre.

Le laser sert depuis longtemps, particulièrement pour la gravure et le marquage des métaux. Non seulement les métaux tendres comme l'aluminium, mais l'acier ou alliages très durs peuvent être marqués avec précision, lisibilité et rapidité. Avec certains métaux, comme les alliages d'acier, il est même possible de réaliser des marquages résistants à la corrosion sans endommager la structure de surface par marquage par recuit. Les produits métalliques sont marqués au laser dans une large gamme d'industries.

Plastiques

Polycarbonate (PC), Polyamide (PA), Polyéthylène (PE), Polypropylène (PP), Copolymère styrène-acrylonitrile-butadiène (ABS), Polyimide (PI), Polystyrène (PS), Polyméthacrylate de méthyle (PMMA), Polyester (PES).

Les plastiques peuvent être marqués ou gravés au laser de diverses manières. Avec un laser à fibre, vous pouvez marquer de nombreux plastiques commerciaux (polycarbonate, ABS, polyamide, etc.) avec une finition permanente, rapide, de haute qualité. Grâce aux faibles temps de préparation et à la flexibilité, vous pouvez marquer même de petits lots économiquement.

Matériaux organiques

Les matériaux organiques requièrent des solutions spéciales pour des marquages permanents aux contours nets. Nos experts développent des systèmes de marquage laser qui répondent parfaitement à cette exigence. Systèmes dont l'intensité peut être contrôlée pour maintenir la génération de chaleur dans les limites souhaitées.

Verre et céramiques

Matériaux comme le verre et la céramique imposent des exigences rigoureuses. Pour cela, STYLECNC a développé une technologie capable d'appliquer des marquages à haut contraste, sans fissures, sur le verre.

Différents procédés de marquage laser

Marquage par recuit (Annealing Marking)

Type spécial de gravure laser pour métaux. L'effet thermique du faisceau cause un processus d'oxydation sous la surface, résultant en un changement de couleur sur la surface métallique.

Gravure laser (Laser Engraving)

La surface de la pièce est fondue et évaporée par le laser. Le faisceau enlève le matériau. L'empreinte ainsi produite est la gravure.

Ablation (Removing)

Le faisceau enlève les couches supérieures appliquées au substrat. Un contraste est produit par les différentes couleurs de la couche supérieure et du substrat. Matériaux courants : aluminium anodisé, métaux revêtus, feuilles et films, stratifiés.

Moussage (Foaming)

Le faisceau fond le matériau. Des bulles de gaz se produisent dans le matériau, reflétant la lumière diffusément. Le marquage ressort plus clair que les zones non gravées. Utilisé principalement pour plastiques foncés.

Carbonisation (Carbonizing)

Permet de forts contrastes sur surfaces claires. Le laser chauffe la surface (min 100°C) et émet oxygène, hydrogène ou les deux. Reste une zone assombrie à concentration de carbone plus élevée. Utilisable pour polymères ou bio-polymères (bois, cuir). Comme la carbonisation donne toujours des marques foncées, le contraste sur matériaux foncés sera minimal.

Marquage couleur (Color Marking)

Procédé utilisant une source laser MOPA à fibre pour marquer en couleur sur surfaces métalliques (acier inoxydable, titane, etc.). MOPA = configuration maître laser (laser semence) + amplificateur optique pour booster la puissance.

Marquage 3D (3D Marking)

Le système 3D contrôle par logiciel une lentille de faisceau étendu optique en mouvement alternatif rapide dans la direction de l'axe optique, ajustant dynamiquement la distance focale du faisceau laser, maintenant le spot focal uniforme à différents endroits sur la surface de la pièce, réalisant ainsi le marquage de surface 3D avec précision.