منابع لیزری این پرتوهای شدید را ایجاد می‌کنند که در واقع تعیین می‌کنند برش‌ها چقدر عمق داشته باشند و چه نوع جزئیاتی در حکاکی‌ها قابل دستیابی است. وقتی به کار با موادی مثل چوب یا پارچه می‌رسیم، لیزرهای CO2 بر بازار مسلط هستند. آمار صنعتی سال گذشته نشان می‌دهد که آنها حدود دو سوم تمام سیستم‌های موجود را تامین می‌کنند. اما لیزرهای فیبری، در ایجاد جزئیات بسیار ریز روی سطوح فلزی مانند فولاد ضدزنگ بسیار خوب عمل می‌کنند. سطح توان نیز تفاوت قابل توجهی دارد. علاقه‌مندان ممکن است با دستگاهی حدود ۴۰ وات شروع کنند، در حالی که کارخانه‌های بزرگ به ماشین‌آلاتی نیاز دارند که بیش از هزار وات توان داشته باشند. و جالب اینجاست که اخیراً لیزرهای دیودی به دلیل هزینه پایین‌تر عملیاتی، محبوبیت روزافزونی برای حکاکی روی پلاستیک‌های خاصی پیدا کرده‌اند.
سیستم لیزری به عدسی‌های سلنید روی با خلوص بالا و همچنین آینه‌های روکش‌دار با طلا متکی است تا پرتو را به درستی هدایت کند. هنگام انتخاب طول کانونی مناسب، ضخامت ماده قطعاً یک عامل کلیدی محسوب می‌شود. برای مثال در کارهای جواهرسازی، عدسی ۲٫۵ اینچی اندازه نقطه بسیار ریز ۰٫۱ میلی‌متری را ایجاد می‌کند که برای قطعات ظریف لازم است. از سوی دیگر، مواد ضخیم‌تر مانند چوب نیاز به عدسی بزرگ‌تری دارند، بنابراین یک عدسی ۴ اینچی برای کار با تخته‌های تا ۲۰ میلی‌متری بسیار مناسب‌تر است. همچنین نباید فراموش کرد که پوشش‌های مقاوم در برابر گردوغبار نیز اهمیت دارند. این پوشش‌های ویژه، انتقال نور را حتی پس از هزاران ساعت کارکرد بالای ۹۸٪ نگه می‌دارند که این به معنای کاهش زمان توقف و هزینه‌های نگهداری در بلندمدت است.
دستگاه‌های مدرن حکاکی لیزری از موتورهای سروو حلقه بسته و سنسورهای دمایی در زمان واقعی استفاده می‌کنند و دقت موقعیتی ±0.01 میلی‌متری را به دست می‌آورند. نرم‌افزار اختصاصی طرح‌های برداری را به کد G تبدیل می‌کند و پالس‌های لیزری تا 100 کیلوهرتز را با حرکت محورهای XY هماهنگ می‌سازد. مدل‌های پیشرفته دارای تشخیص برخورد و کالیبراسیون خودکار توان هستند و خطاهای راه‌اندازی را نسبت به سیستم‌های دستی 73٪ کاهش می‌دهند.
تخته‌های آلومینیومی که با آندایزینگ پوشش داده شده و مجهز به درپوش‌های لانه‌زنبوری هستند، در کارهای طولانی حکاکی فلز به دفع حرارت اضافی کمک می‌کنند و از تغییر شکل فلز با گذشت زمان جلوگیری می‌نمایند. میزهای خلأ که امروزه در کارگاه‌ها دیده می‌شوند معمولاً تا حدود ۰٫۸ بار فشار را تحمل می‌کنند و کار آنها محکم نگه داشتن موادی مانند ورق‌های چرم است. در همین حال، پلتفرم‌های موتوردار در راستای محور Z وجود دارند که امکان پردازش همزمان چندین قطعه سه‌بعدی را بدون نیاز به تنظیمات دستی مکرر فراهم می‌سازند. برای کارهای بسیار دقیق، قاب‌های صنعتی که از گرانیت جامد یا ترکیبات فولادی خاص ساخته شده‌اند می‌توانند ارتعاشات را به کمتر از ۵ میکرون کاهش دهند. این سطح از پایداری در کار روی اشیاء ظریف مانند علامت‌گذاری روی ویفرهای نیمهرسانا حیاتی است، چرا که حتی کوچکترین حرکتی می‌تواند کل محموله را خراب کند.
لیزرهای CO2 به دلیل طول موج ۱۰٫۶ میکرومتری که دارند، برای حکاکی روی اشیاء ساخته‌شده از مواد آلی بسیار مناسب هستند. این طول موج به نظر می‌رسد به نحوی با مواد غیرفلزی ترکیب می‌شود که نتایج خوبی ایجاد کند. هنگام کار با چوب، آکریلیک، چرم یا پارچه، این لیزرها می‌توانند حکاکی‌های نسبتاً تمیزی ایجاد کنند بدون اینکه سطوح ظریف را بسوزانند یا ذوب کنند. برخی آزمایش‌های صنعتی نشان می‌دهند که کیفیت لبه در بیشتر موادی که ضخامت کمتر از ۱۲ میلی‌متر دارند، بالاتر از ۹۸٪ باقی می‌ماند، اما این مقدار بسته به تنظیمات دستگاه متغیر است. بسیاری از کارگاه‌ها این لیزرها را بسیار انعطاف‌پذیر برای ساخت نشانه‌ها و انجام انواع صنایع دستی در کارگاه می‌دانند. با این حال، هر کسی که بخواهد فلزات بازتابنده را علامت‌گذاری کند، به سرعت متوجه می‌شود که چرا CO2 گزینه مناسبی در اینجا نیست. برای استفاده حداکثری از سیستم‌های لیزر CO2، معمولاً بهتر است به موادی محدود شوید که گرما را خیلی سریع هدایت نمی‌کنند.
لیزرهای فیبری از طریق پرتو متمرکز با طول موج 1,064 نانومتر، علامت‌گذاری بسیار دقیقی روی فلزات ایجاد می‌کنند که در آن مواد سطحی بدون ایجاد آسیب حرارتی به مناطق اطراف، حذف می‌شوند. توان خروجی این دستگاه‌ها معمولاً بین 20 تا 60 وات متغیر است و به‌طور شگفت‌آوری روی فلزاتی مانند فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و آلیاژهای مختلف تیتانیوم سریع عمل می‌کنند. برخی مدل‌ها می‌توانند در حین کار به سرعتی حدود 7,000 میلی‌متر در ثانیه برسند. چیزی که این سیستم‌ها را به‌ویژه جذاب می‌کند، کارکرد آنها بدون تماس مستقیم با مادهٔ علامت‌گذاری شده است. این بدین معناست که در طول فرآیند تقریباً هیچ پسماندی تولید نمی‌شود. بر اساس گزارش‌های صنعتی شرکت لیزرکس (Laserax) از سال 2023، این امر منجر به کاهش تقریبی 34 درصدی هزینه‌های نگهداری در علامت‌گذاری قطعات خودروها و کامیون‌ها می‌شود. برای تولیدکنندگانی که با برنامه‌های تولید فشرده کار می‌کنند، چنین بهبودهایی در کارایی در طول زمان تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند.
لیزرهای کریستالی Nd:YAG و وانادات می‌توانند بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ وات توان تولید کنند و بنابراین برای کارهای حکاکی عمیق روی مواد سخت مانند فولاد ابزار که عمق نفوذ به حدود ۱٫۲ میلی‌متر می‌رسد، ایده‌آل هستند. اما نکته‌ای مهم وجود دارد. دیودهای پمپ در این سیستم‌های لیزری تمایل دارند حدود سه برابر سریع‌تر از لیزرهای فیبری ساییده شوند که قطعاً در طول زمان بر بودجه تعمیر و نگهداری تأثیر می‌گذارد. از آنجا که راه‌اندازی مناسب این سیستم‌ها نیازمند تنظیم دقیق توسط پرسنل آموزش‌دیده است، اکثر تولیدکنندگان این واحدها را برای کارهای تخصصی خاصی که به‌طور قطع به آن توان خروجی اوج نیاز دارند، اختصاص می‌دهند. این ابزارها ابزارهای روزمره کارگاهی نیستند، بلکه راه‌حل‌هایی برای چالش‌های صنعتی خاص هستند که در آنها تجهیزات متداول عملکرد کافی ندارند.
| نوع لیزر | طول موج | مواد اصلی | حداکثر عمق حکاکی |
|---|---|---|---|
| CO2 | ۱۰٫۶μm | چوب، آکریلیک، چرم | 12 میلی متر |
| فیبر | ۱,۰۶۴nm | فولاد ریز، آلومینیوم | 0.8 میلی‌متر |
| کریستال | ۵۳۲-۱۰۶۴nm | تیتانیوم، فولادهای ابزار | 1.5mm |
همیشه مدرک بودن مواد را بررسی کنید، زیرا افزودنی‌هایی مانند پایدارکننده‌های فرابنفش در پلاستیک می‌توانند بر کیفیت حکاکی تأثیر بگذارند. آزمایش‌های مستقل نشان می‌دهند که لیزر فیبری در مقایسه با سایر روش‌ها به کنتراست ۶۲٪ بالاتر روی آلومینیوم آنودایز شده دست می‌یابد.
سطح توان لیزر در تعیین قابلیت‌های آن بسیار مهم است. لیزرهای کم‌توان با توان بین ۵ تا ۳۰ وات برای کارهای حکاکی دقیق روی موادی مانند چوب یا سطوح آکریلیک مناسب هستند و می‌توانند جزئیات بسیار ریزی با دقت حدود ۰٫۰۰۱ میلی‌متر ایجاد کنند. در سوی دیگر طیف، لیزرهای قدرتمند با توان ۵۰ وات و بالاتر می‌توانند مواد سختی مانند فلز و سرامیک را با سرعت‌های شگفت‌انگیزی که گاهی از ۳۰۰ میلی‌متر در ثانیه نیز فراتر می‌رود، برش دهند. با این حال، بررسی اخیری که در اواخر سال ۲۰۲۴ از استفاده صنعتی از لیزرها انجام شده، نشان می‌دهد این ماشین‌های قدرتمند حدود ۴۰٪ انرژی برق بیشتری نسبت به نمونه‌های کوچک‌تر خود مصرف می‌کنند، اما در عوض زمان تولید را در محیط کارخانه تقریباً به نصف کاهش می‌دهند. برای بسیاری از عملیات کوچک که با مواد مختلفی از جمله محصولات چرمی و انواع خاصی از آلومینیوم پردازش‌شده سروکار دارند، سیستم‌های میان‌رده با توانی در محدوده ۲۰ تا ۴۰ وات معمولاً تعادل مناسبی بین عملکرد و عملی‌بودن ایجاد می‌کنند.
اندازه منطقه حکاکی تعیین‌کننده نوع پروژه‌هایی است که می‌توان انجام داد. فضاهای کاری کوچک با ابعاد حدود 100x100 میلی‌متر برای اشیاء مانند جواهرات یا نمونه‌های اولیه سریع عالی هستند. اما زمانی که به دستگاه‌های بزرگ‌تر با سطوح 500x500 میلی‌متر یا بیشتر نگاه می‌کنیم، این فضاهای وسیع به تولیدکنندگان اجازه می‌دهند تا چندین قطعه را یک‌جا برای کارهایی مانند تابلوها یا کار روی ورق فلزی پردازش کنند. طبق تحقیقاتی که سال گذشته انجام شده، حدود دو سوم شرکت‌هایی که با این دستگاه‌های بزرگ کار می‌کنند، زمان تولید خود را حدوداً یک‌چهارم کاهش داده‌اند، فقط با حکاکی همزمان چندین قطعه در دسته‌های گروهی. و ویژگی جالب دیگری نیز وجود دارد که ارزش اشاره دارد. بسیاری از سیستم‌های مدرن مجهز به میزهای قابل جمع‌شدن و تنظیم ارتفاع در محور Z هستند. این امر به آنها امکان می‌دهد تا اشکال نامتعارف مختلفی از جمله فلاسک‌های شیشه‌ای گرد یا حتی قطعات الکترونیکی منحنی را پردازش کنند که در نتیجه عملیات روزانه بسیار انعطاف‌پذیرتر می‌شود.
راهکارهای ماژولار باعث می‌شوند افزایش توان لیزر، تعویض لنزها یا امتداد ریل‌ها در صورت نیاز آسان‌تر شود. این بدین معناست که کارخانه‌ها می‌توانند مواد مختلف یا حجم بیشتری از تولید را بدون دور انداختن کل سیستم مدیریت کنند. مطالعات نشان می‌دهند که استفاده از سیستم‌های ماژولار می‌تواند هزینه‌ها را در طی پنج سال حدود ۳۰٪ کاهش دهد. شرکت‌ها اغلب با حجم کم شروع می‌کنند، مثلاً با افزایش تقاضا از یک لیزر فیبری ۳۰ وات به ۶۰ وات حرکت می‌کنند. برخی حتی نوارهای نقاله خودکار اضافه می‌کنند تا دستگاه‌ها بتوانند بدون نظارت مداوم در طول شب کار کنند. این انعطاف‌پذیری باعث صرفه‌جویی در هزینه می‌شود و در عین حال عملیات را در مراحل مختلف رشد به‌صورت روان حفظ می‌کند.
دستگاه‌های مدرن حکاکی لیزری به ادغام نرم‌افزار و اتوماسیون متکی هستند تا گردش کار را بهینه کرده و دقت را به حداکثر برسانند. این ویژگی‌ها طرح‌های اولیه را به حکاکی‌های بی‌نقص تبدیل می‌کنند و دخالت دستی را به حداقل می‌رسانند و برای کاربردهای صنعتی و خلاقانه ضروری محسوب می‌شوند.
راه‌اندازی‌های مدرن CAD/CAM می‌توانند فایل‌های وکتور را مستقیماً از برنامه‌هایی مانند Adobe Illustrator یا CorelDRAW دریافت کنند و دیگر نیازی به کار طولانی و خسته‌کنندهٔ ردیابی دستی خطوط نیست. سیستم‌های مبتنی بر API به‌صورت خودکار کارهایی مانند همگام‌سازی لایه‌های طراحی، تنظیم ضخامت خطوط و تعیین عمق برش را مدیریت می‌کنند و این امر زمان راه‌اندازی را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. شاخص‌های صنعتی سال گذشته نشان می‌دهند که این سیستم‌ها بین ۳۵ تا ۵۰ درصد از زمان معمولِ روش‌های سنتی را صرفه‌جویی می‌کنند. مزیت واقعی زمانی ظاهر می‌شود که با مواد پیچیده‌ای مانند تخته‌های آکریلیک و ورق‌های آلومینیوم آندایز شده کار می‌کنید که دقت در آنها اهمیت بالایی دارد. اجرای دقیق این جزئیات تفاوت چشمگیری در کیفیت تولید ایجاد می‌کند.
سیستم‌های فوکوس خودکار مدرن به منظور اندازه‌گیری ضخامت مواد در حین حرکت، به یکی از دو روش سنسورهای خازنی یا فناوری دید ماشینی متکی هستند و نقطه فوکوس را حتی هنگام کار با موادی که کاملاً صاف نیستند نیز دقیق نگه می‌دارند. در عملیات بزرگ‌مقیاس که شدت کار بالاست، این سیستم‌ها به نوارهای نقاله موتوری متصل می‌شوند که به طور مداوم در حال حرکت هستند و امکان انجام فرآیند حکاکی را فراهم می‌کنند، به نحوی که صدها قلم محصول یکسان در هر ساعت بدون توقف از دستگاه عبور می‌کنند. بر اساس برخی تحقیقات اخیر صنعتی در سال گذشته، کارخانه‌هایی که از این نوع راه‌اندازی خودکار استفاده می‌کنند، مشاهده کرده‌اند که اپراتورها زمان بسیار کمتری را صرف تنظیمات دستی می‌کنند و میزان کار دستی آنها در صنایعی مانند تولید نشان‌های فلزی و محصولات مشابه حدود سه‌چهارم کاهش یافته است.
برای کسانی که تازه شروع به کار با سیستم‌های مبتنی بر GRBL در پروژه‌های چوبی کرده‌اند، نرم‌افزار اختصاصی از همان ابتدا و آماده‌به‌کار عرضه می‌شود و انواع مواد مختلف از پیش تنظیم شده‌اند. این امر زمانی که فرد هنوز در حال فهمیدن نحوه کارکرد سیستم است، بسیار تسهیل‌کننده است. از سوی دیگر، افرادی که می‌خواهند کنترل کاملی بر تمام جزئیات داشته باشند، معمولاً به گزینه‌های متن‌باز مانند LightBurn روی می‌آورند تا بتوانند تقریباً هر چیزی را از تنظیمات توان تا سرعت برش تغییر دهند. کنترل‌کننده‌های مدرن لمسی نیز امروزه بسیار هوشمند شده‌اند. بسیاری از آنها امکان حرکت با لغزاندن در منوها یا بزرگ‌نمایی آنچه در حال وقوع است را از طریق دوربین‌های داخلی و به صورت زنده فراهم می‌کنند که واقعاً به تازه‌واردان کمک می‌کند تا سریع‌تر احساس راحتی کنند. هنگامی که به ماشین‌آلات صنعتی نگاه می‌کنیم، امکانات ایمنی جدی‌ای نیز در آنها تعبیه شده است. تشخیص برخورد از حوادث پرهزینه جلوگیری می‌کند و نظارت بر مصرف انرژی، نرخ مصرف را پیگیری می‌کند که موضوعی مهم در کارخانه‌هایی است که باید به استانداردهای ISO در مدیریت کیفیت پایبند باشند.
اجزای اصلی دستگاه حکاکی لیزری شامل منبع لیزر، عدسی‌ها و آینه‌های نوری، سیستم کنترل و سطح کار می‌شوند.
لیزرهای CO2 عمدتاً به دلیل طول موج آنها برای مواد آلی مانند چوب و آکریلیک استفاده می‌شوند، در حالی که لیزرهای فیبر برای علامت‌گذاری فلزات با حداقل آسیب حرارتی بهینه شده‌اند.
سطوح توان بر قابلیت‌های حکاکی دستگاه تأثیر می‌گذارند؛ سیستم‌های کم‌توان برای کارهای دقیق روی مواد نرم مناسب هستند و سیستم‌های پرتوان برای مواد سخت‌تر مانند فلز مورد نیازند.
طراحی‌های ماژولار و مقیاس‌پذیر با امکان ارتقاء توان و قطعات، امکان آینده‌نگری و انطباق‌پذیری را فراهم می‌کنند تا بدون نیاز به تعویض کامل سیستم، به نیازهای رو به رشد تولید پاسخ داده شود.
شاندونگ ژونگ گوانگ دیان ماشین‌های نشان‌گذاری لیزر پیشرفته و تجهیزات لیزر سفارشی برای صنایع مختلف ارائه می‌دهد. محصولات قابل اتکا، تحویل سریع و ضمانت طولانی‌مدت ما رضایت مشتری را تضمین می‌کند.
EN
