MARCADO LÁSER: Elegir el mejor láser para su aplicación

En la actualidad, hay muchos tipos de láseres de marcado y pueden marcar todos los materiales. Hasta hace algunos años había límites en cuanto a la calidad y el rango de materiales que se podían marcar, hoy en día esto ya no es así.
Según el tipo de material y del resultado esperado, hay un marcador láser adecuado.

Justamente por la gran abundancia de posibilidades, escoger un láser adecuado no es fácil y supone un desafío para muchos operadores del sector. En este artículo trataremos de aclarar algunas cosas que se deben tener en cuenta a la hora de elegir el marcador láser adecuado para nuestras necesidades.

En primer lugar, tenemos que entender las características del láser y las propiedades del material de nuestros componentes.

Los parámetros que se deben tener en cuenta en la elección son: el tipo de material, la calidad del marcado, el efecto estético que queremos obtener y la velocidad. La velocidad, en el caso de los marcadores láser autónomos, se identifica con el tiempo del ciclo. El tiempo del ciclo es el tiempo necesario para que un componente complete todo su recorrido de marcado, desde la introducción en el sistema hasta la lectura (eventual) del código 2D.

Entre los láseres de más conocidos se encuentran los láseres de Fibra, los de Onda, los UV y los de CO2. Cada uno de estos se adapta más a un material que a otro. En líneas generales conocemos el de Fibra por su eficacia total sobre los metales. En cambio, el láser de Onda verde es más adecuado para los plásticos, tal como el más famoso, el láser UV. El láser de CO2 es el más utilizado para el marcado de materiales orgánicos. En la categoría Fibra también hay variantes tecnológicas adecuadas a aplicaciones especiales. Al final de este artículo profundizaremos sobre ellos, estamos hablando del láser MOPA y del láser de Picosegundos.

Es importante entender cómo el material por marcar absorbe la luz láser en la longitud de onda del láser mismo. Los materiales ferrosos y no ferrosos tienen una absorción óptima a 1064 nm, mientras que los metales preciosos a 355 y 532 nm. Los materiales plásticos también absorben la salida del láser a una longitud de onda mayor.

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Tecnologías láser

El láser Nd: YAG ha sido introducido en el mercado hace casi 30 años y es quizás el más famoso y conocido del sector. Esto se debe a la gran cantidad de aplicaciones que cubre. Originalmente, estos láseres eran bombeados por lámparas. Posteriormente evolucionaron y las lámparas se sustituyeron por diodos. Los sistemas basados en diodos son robustos y tienen una excelente vida útil. Una ventaja de los láseres Nd: YAG es la calidad del rayo láser. Esto se debe a la reducida dimensión del spot. Esto, asociado a los impulsos breves, produce una elevada potencia de pico que puede ser útil en la incisión profunda con signos nítidos y claros y caracteres pequeños.

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El láser de vanadato puede emitir a tres longitudes de onda diferentes: 1064, 532 (verde) y 355 nm (azul). Los láseres de vanadato también se bombean con diodos y son especialmente adecuados para el proceso de ablación y para las aplicaciones de zonas afectadas por el calor. Uno de los mayores campos de aplicación del láser de vanadato son los Marcados Day&Night. En este caso el láser elimina el revestimiento superficial del componente (normalmente son los botones interiores de los coches) exponiendo la superficie subyacente con el indicador funcional. Al ser estos botones retroiluminados, su efecto es el que todos hemos visto en los botones del equipo de música, de las ventanas, del aire acondicionado, etc.

Con la llegada del láser de Fibra, se ha producido una verdadera revolución en el mundo del láser y del marcado. El láser de fibra se ha convertido en el centro de cada aplicación y ha sido probado y perfeccionado para adaptarse a casi todas las demandas del mercado. Su eficacia es notable sobre todo en el marcado láser de los metales.

Una cosa a tener en cuenta es que la potencia de salida de todos los láseres de estado sólido se degrada con el tiempo, pero es posible calibrar el sistema para mantener la misma potencia en el láser del día en que salió de la fábrica. Esto permitirá que el láser mantenga la misma calidad y velocidad del día en que llegó y se puso en producción.

La longitud de onda del láser de Fibra es de 1064 µm, con un diámetro focal muy pequeño. Esto lleva a un aumento de la intensidad, que es 100 veces mayor que la de los láseres de CO2, a paridad de potencia media de salida.

Propiedades del rayo

Un rayo gaussiano tiene un M² de 1 y permite tener un spot más pequeño en relación con la longitud de onda y la óptica utilizada. La mejor calidad del rayo posible en los sistemas de marcado láser Nd: YAG y vanadato tiene un M² de 1.2. Los sistemas basados en fibra generalmente tienen un M² de 1,7. Esto significa una mayor dimensión del spot y una menor densidad de potencia. Una mejor calidad del rayo es sinónimo de líneas más finas, contornos más nítidos, mayor velocidad de marcado (por la mayor densidad de potencia) e incisión más profunda.

Frecuencia de repetición del impulso

Los láseres YAG y vanadato son muy diferentes del láser de fibra en cuanto a la potencia de pico y la gama de frecuencia de repetición del impulso. La duración del impulso se puede ajustar en el caso de sistemas de Fibra particulares como el láser MOPA.

Valores de referencia típicos de un sistema de marcado
Valores típicos YAG VANADATO FIBRA
Duración del pulso (ns)
10-150
5-30
10-200
Calidad de la viga (M² )
<1.2
<1.2
<2
La punta del Poder (kW)
Alto 100 kW
Medio 80 kW
Baja 10 kW
Energía promedio (W)
5-30
5-40
10-50
Rango de frecuencia de repetición de pulsos
5-80 kHz
20-120 kHz
20 kHz - 1 MHz
Aplicaciones

Los términos más comunes utilizados en el marcado láser incluyen: incisión, recocido, ablación selectiva y eliminación superficial. En función de la aplicación y del material, un láser es más adecuado que el otro. Si consideramos los componentes de Day&Night, el láser de vanadato puede funcionar bien. El proceso de eliminación superficial se adapta a las características de este láser, que son impulsos breves y velocidad de repetición. La velocidad es fundamental para evitar que el componente plástico se queme.

La ablación también es un proceso de aplicación común en el marcado láser del aluminio anodizado.

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Otra aplicación muy común para la cual un láser de Fibra particular es eficaz es el recocido en los componentes médicos. Dichos componentes generalmente son de acero inoxidable y titanio. Estamos hablando de componentes como prótesis, instrumentos quirúrgicos, componentes odontológicos. La alta potencia de pico del Láser de Picosegundos es ideal para realizar marcados negros e impalpables.

La resistencia de este marcado láser a los ciclos de pasivación y a la corrosión por agentes agresivos es más importante que en otros casos. Esto se debe a que el marcado láser puede ser funcional para indicar al cirujano cierta información dimensional importante sobre el componente en cuestión. La escasez del efecto reflectante del láser de Picosegundos es otro elemento que favorece a este producto con respecto a otros en el campo médico.

Elegir un marcador láser

El mundo del láser y del marcado está destinado a crecer y a evolucionar año tras año. La tecnología deberá satisfacer las necesidades cambiantes del entorno de producción y las demandas de un mercado exigente. La elección del proveedor de marcado láser es importante, ya que la oferta es amplia y es fácil equivocarse. Confiar en quienes conocen su trabajo también significa beneficiarse del consejo de un experto que sabe personalizar su oferta en función de nuestras necesidades y no al revés.

LASIT es experta en la personalización de sus sistemas láser desde hace 30 años. Desde la mecánica al software, podemos satisfacer cualquier demanda y protegemos completamente los intereses de nuestros clientes. Aquí puede encontrar un artículo sobre 10 Directrices que hemos identificado para que elija correctamente su marcador láser.