Как пример можно рассмотреть такие процессы, как создание произведений искусства, совершенствование конструкции крыльев самолетов для повышения аэродинамических характеристик, производство автомобильных компонентов, гравировка деталей и многие другие. Лазерная гравировка металлов подразделяется на две основные функциональные категории: промышленная лазерная гравировка и рекламная лазерная гравировка.
Лазерная гравировка: особенности, области применения, материалы
С давних времен люди увлекались гравировкой различных материалов, что позволяло им создавать потрясающие художественные произведения и делать различные надписи. Со временем технология эволюционировала. На смену ручным методам пришли механические технологии, а в настоящее время активно развивается лазерная гравировка, которая выделяется своей уникальностью и разнообразием применения.
- Методы гравировки: преимущества и недостатки
- Ручной
- Механический
- Лазерный
- Акрил
- Фанера
- МДФ
- Картон
- Металл
- ПОМ
Методы гравировки: преимущества и недостатки
В гравировке применяются разные технологии, каждая из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Выбор метода зависит от обрабатываемых материалов, назначения конечного продукта и экономических аспектов. Рассмотрим основные методики более подробно.
Ручной
Ручная гравировка считается одним из самых древних способов. Она предполагает нанесение рисунка на поверхностях при помощи специального инструмента — штихеля. Также к этому виду относится нанесение рисунка с помощью бормашины. Преимущества ручной гравировки заключаются в высоком художественном качестве и эстетичности, а также в возможности работы с поверхностями со сложным рельефом. Этот метод особенно подходит для создания ювелирных изделий. Однако он имеет существенные недостатки: длительность процесса и высокая трудоемкость, а также трудности работы с особенно твердыми материалами.
Важно! Высококачественную ручную гравировку может выполнить только опытный мастер, что часто приводит к высокой стоимости таких изделий.
Механический
Механическая гравировка производится при помощи специализированных гравировальных или гравировально-фрезерных машин, где рисунок вырезается с помощью фрезы. Использование механизации процесса значительно увеличивает производительность и исключает необходимость ручного труда, что способствует снижению себестоимости продукции, что является особенно важным при массовом производстве.
Популярность этого метода на международной арене объясняется простотой технологии и возможностью работать с различными материалами. Однако недостатками механической гравировки являются необходимость наличия специализированного оборудования и ограничение размеров обрабатываемого изделия рабочей зоной станка. Нанесение рисунков и надписей возможно только на ровные поверхности, поэтому работа с деталями сложной формы, в том числе с ювелирными изделиями, практически невозможна.
Лазерный
Наиболее эффективным методом гравировки признана лазерная технология. В этом случае изображение на поверхности материала выжигается лазерным лучом. Эта форма гравировки обладает следующими преимуществами:
- Высокая разрешающая способность и точность нанесения рисунка или надписи. Лазерный станок позволяет создавать изображения практически любой сложности.
- Процесс осуществляется бесконтактным способом, т. е. без механического вмешательства в материал. Это позволяет работать с хрупкими изделиями (например, стеклом), а также наносить рисунки на такие мягкие материалы, как бумага, картон и ткани.
- Постоянная глубина рельефа, возможность многократного повторения. Эта технология подходит как для единичных изделий, так и для серийного производства.
- Высокая скорость обработки совмещенная с качеством промышленных стандартов.
- Простота работы на оборудовании для лазерной гравировки.
- Широкий спектр материалов, которые можно обрабатывать, включая как твёрдые, так и мягкие.
- Возможность гравировать окрашенные изделия и объекты с защитными покрытиями.
- Данные о лазерном оборудовании: Мощность трубки лазера 50 Вт
- Рабочее поле: 300 x 500 мм
- Разрешение: 1000 DPI
- Скорость гравировки: 200 мм/с
- Скорость перемещения луча: 500 мм/с
- Тип лазера: СО2
- Точность гравирования: 0,01 мм
- Интерфейсы: USB 2.0
- Охлаждение: водяное
- Тип двигателя: шаговый
Преимущества лазерной гравировки
Не повреждает поверхность
Одним из ключевых преимуществ лазерной гравировки является бесконтактный характер процесса. Это означает, что лазерный луч не оказывает физического воздействия на обрабатываемый материал. Для достижения желаемых результатов используется лишь тепло, создаваемое лазером.
Лазерная гравировка заметно превосходит традиционные методы, поскольку она исключает абразивные повреждения, которые часто наблюдаются при других обработках. При лазерной гравировке испаряется только та часть материала, на которую направлен лазер, тогда как окружающая область остается в целостности и сохранности.
Возможность работы на различной глубине
В отличие от лазерной маркировки, которая в основном предполагает нанесение информации на поверхность без удаления материала, лазерная гравировка подразумевает демонтаж части материала. Лазерные гравировальные системы позволяют точно контролировать этот процесс, что дает возможность создавать гравировки с различной глубиной.
Большой спектр материалов
Лазерная гравировка может выполняться на множестве материалов, включая металл, керамику, стекло и пластик. Это удобно для предприятий, которые занимаются одновременной работой с несколькими разными материалами.
Наличие одного устройства, способного обрабатывать разнообразные материалы, делает его экономически выгодным решением для бизнеса.
Высокая эффективность
Лазерное оборудование легко настраивается под свойства каждого конкретного материала и позволяет проводить гравировку на различной глубине, что делает его универсальным инструментом.
Эффективность в промышленности
Лазерные гравировальные машины нашли свое применение во множестве отраслей промышленности. Они используются для создания электрических токов в керамике, что актуально для полуconductоров, а также для нанесения изображений на ювелирные изделия.
Это оборудование позволяет изготавливать корпуса, вывески, изображать узоры на стволах, а также создавать штрих-коды, логотипы и информационные таблички.
Область применения лазерной гравировки
Лазерный гравер — это универсальный инструмент, с помощью которого можно наносить гравировку на:
- Сувенирные изделия, такие как ручки, блокноты, фигурки, брелки, органайзеры, аксессуары и игрушки изготовленные из различных материалов, включая дерево, керамику, стекло, камень, металл, пластик, картон, кожу, резину и ткань.
Рис. 2. Лазерная гравировка ткани
- Нанесение надписей на часы и драгоценные украшения (обручальные кольца, браслеты, подвески), а также на изделия из кожи (ремни, бумажники, визитницы и одежда). Ранее мы уже рассматривали, как правильно гравировать различные виды кожи.
Рис. 3. Лазерная гравировка на кожаной визитнице
- Нанесение узоров и рисунков на дерево (номерные знаки, бирки), металл (значки, монеты, медальоны, технику), кожу (сумки, обувь) и пластик (например, клавиатуры);
Рис. 4. Лазерная гравировка на ноутбуке
- Создание оригинального декора для дома и офиса. Гравировка кубков, медалей, тарелок, а также изготовление наружной брендинговой рекламы, подарочной упаковки, буклетов, визиток и календарей.
Рис. 5. Лазерная гравировка на деревянной поверхности
Преимущества лазерной гравировки
Широкий спектр применения: Лазерная гравировка может осуществляться на множестве материалов, включая дерево, стекло, ДВП, текстиль, картон, бумагу и металлы. Такой широкий выбор материалов позволяет использовать эту технологию в различных сферах промышленности.
Бесконтактная обработка: В отличие от механических методов, где материал закрепляется в тисках или фиксируется вакуумом, лазерная гравировка осуществляется без физического контакта. Это снижает риск повреждения материала и исключает образование стружки, значительно уменьшая количество пыли. Заготовка нагревается точечно, что предотвращает ее деформацию или воспламенение.
Отсутствие износа инструмента: В процессе лазерной гравировки отсутствует прямой контакт инструмента с материалом. Это исключает необходимость в использовании традиционных инструментов (таких как ножи или сверла) и соответственно устраняет их износ и связанные с ним расходы. Лазерный луч является инструментом, который имеет длительный срок службы.
Максимальная точность: Лазерная технология обеспечивает необычайную точность, позволяя наносить сложные и детализированные изображения. Лазер способен с высокой степенью точности воспроизводить даже самые мелкие детали. Благодаря точному контролю, лазер обеспечивает создание четких и хорошо различимых изображений, гравюр, штрих-кодов или текстов.
Экономичное производство: Лазерная гравировка позволяет осуществлять эффективное и экономичное производство как отдельных деталей, так и крупных партий. Процесс может быть полностью автоматизирован, что существенно увеличивает скорость выполнения работ. Отсутствие затрат на оснастку, а также способность обрабатывать широкий спектр материалов делают лазерную технологию экономически оправданным решением.
Рис. 6. Нанесение QR кода на металл лазерным гравером
Виды оборудования для лазерной гравировки
Лазерное гравировальное оборудование представлено различными типами, и в каждом из них используется определенный тип лазерного излучателя. Рассмотрим эти типы более детально:
CO2-лазеры
CO2-лазеры, известные также как газовые лазеры, используют в качестве активной рабочей среды смесь углекислого газа, азота и гелия. Для создания электрического разряда в газовой среде эти лазеры потребляют электричество. CO2-лазеры обладают универсальностью и могут эффективно гравировать разнообразные материалы. Они показывают хорошие результаты при работе с пластиком, деревом, резиной, кожей и картоном. При гравировке на металлических поверхностях могут потребоваться специальные спреи или пасты. К преимуществам CO2-лазеров относятся доступность, простота в эксплуатации и обслуживании, универсальность (используются также для резки и сварки), компактность и разнообразие моделей с различными размерами рабочего стола. Эти лазеры также могут применяться для раскроя материалов, лазерной сварки и других процессов.
Волоконные лазерные аппараты
Волоконные лазерные установки стали широко использоваться для лазерной гравировки. Они относятся к категории твердотельных лазеров и генерируют лучи с длиной волны 1,064 мкм. Основные характеристики волоконных лазеров включают когерентные и монохроматические лучи, высокую мощность (часто около 1000 Вт, что значительно больше, чем у газовых лазеров), широкий спектр применения (маркировка, гравировка, резка, сварка, сверление отверстий и т.д.), высокая скорость работы (достигает до 12000 мм/с), компактные размеры и легкость конструкции,, и срок службы, который составляет примерно 10 лет. В волоконных лазерных установках использовано волокно накачки, резонатором которого является оптический элемент с парой брэгговских решеток, а для накачки используются полупроводниковые диоды.
Твердотельные лазеры
Твердотельные лазеры находят применение в гравировке металлов, но при работе с другими заготовками важно оценить их экономическую эффективность и совместимость с материалом. Эти лазеры используют специальные активные кристаллы, которые возбуждаются с помощью ламп или светодиодов накачки для генерации лазерного излучения. К преимуществам твердотельных лазеров относятся высокая производительность, минимальные требования к обслуживанию, возможность гравировки даже на мелких поверхностях (что делает их полезными для производства печатных плат), компактность, высокая скорость работы и энергоэффективность. Эти устройства легко интегрируются в любые производственные линии.
Выбор соответствующего лазерного гравировального оборудования зависит от таких факторов, как требуемые материалы для гравировки, необходимая точность, скорость производства и доступный бюджет.
Рис. 7. Лазерная резка и гравировка дерева
Что такое лазерная гравировка
Лазерная гравировка – это процесс нанесения изображений или надписей на предмет, который осуществляется путем выжигания контура с помощью сфокусированного лазерного луча. Высокоточечная настройка температуры и пиксельной точки не вредит прочности обрабатываемой поверхности. Сама обработка является очень деликатной, поэтому лазер не повреждает даже такие материалы, как пластик и бумага. Процесс управляется логическим программируемым контроллером через компьютер. Оператор может регулировать цвет, контролируя глубину проникновения луча в материал, а также размер изображения или надписи, принимая во внимание физические свойства обрабатываемого материала. Например, для камня требуется мощность станка от 40 до 60 Вт, а для дерева — от 2.5 до 10 Вт.
- СО2 лазеры
- Волоконные станки.
- Твердотельные лазеры
СО2 лазеры — это газовые установки, предназначенные для серийного производства. Они работают на электричестве, используя смесь углекислоты, азота и гелия. Эти лазеры могут использоваться для гравировки практически любых поверхностей. Волоконные лазеры представляют собой разновидность твердотельных моделей, которые генерируют лучи с длиной волны 1,064 мкм. Они имеют компактные размеры, что делает их популярными среди мастеров-дизайнеров и мелкосерийных производителей. Твердотельные лазеры предназначены в первую очередь для гравировки высокопрочных материалов, таких как металл и камень, благодаря способности к повышенной мощности.
Достоинства и недостатки
Преимущества лазерного луча над конусообразными и сферическими абразивными насадками, используемыми в ручной и механической гравировке, безусловно, очевидны. Вот лишь некоторые из основных преимуществ этой инновационной технологии:
- Отличная скорость работы.
- Бесконтактный способ обработки материала.
- Высокая разрешающая способность, обеспечивающая детализированное изображение.
- Возможность нанесения изображений любой сложности.
- Широкий спектр применяемых материалов: от камня и металла до пластика и бумаги.
Тем не менее, как и любой другой рыночный продукт, лазерный гравёр имеет свои недостатки. К ним можно отнести:
- Ограниченная глубина гравировки, особенно для ювелирных изделий.
- Сложности при обработке рельефных поверхностей.
- Недолговечность некоторых лазерных гравюр.
Указанные недостатки трудно назвать серьёзными, так как работа с рельефными поверхностями или ювелирными изделиями не является массовым производством.
Твердотельные и волоконные граверы
Эти устройства характеризуются мощным световым излучением, что позволяет и гравировать изображения на любых материалах, включая металл, керамику и натуральный камень. Они также подходящи для работы с твердыми сплавами, даже с титаном.
В основе данных аппаратов лежит оптический волновод, который отвечает за направление световых волн в процессе оптического преломления. Такой подход требует для лазера вдвое меньше энергии в сравнении с газовыми аналогами. При этом экономия на расходных элементах и комплектующих для волоконных граверов вполне обоснованная, что объясняет растущий спрос на эти устройства.
Главным преимуществом является точечное и концентрированное воздействие лазерного луча на поверхность, что обеспечивает высокую детализацию изображения. Волоконные граверы часто используются в производстве керамической плитки.
Выбор материала
Можно нанести узор на любую поверхность, главное — правильно подобрать тип оборудования и его мощность.
Наиболее популярные и востребованные материалы для лазерной гравировки включают:
- Латунь. Мягкий сплав, который не поддается окислению и обладает красивым золотистым блеском. Именно поэтому латунь часто используется для производства важных крепежных элементов и мебельной фурнитуры;
- Нержавеющая сталь и алюминий. На них лазерная гравировка применяется для создания столовых приборов, жетонов и монет;
- Черновая сталь. Применяется для маркировки промышленных изделий.
Это лишь небольшой перечень материалов, на которых возможна лазерная гравировка. Технология также предоставляет возможность создания гравюр на силиконе, фторопласте, каучуке и эбоните.
