Lazerinė žymėjimas: Nuolatinės identifikavimo sprendimai

Lazerinio ženklinimo technologijos pagrindai

Lazerio žymėjimo technologija yra bekontaktis procesas, kuris naudoja šaltinį, kad pakeistų detalės ar komponento paviršių. Trys pagrindinės technikos – metalams naudojama kalibravimas (šilumos sukelta oksidacija), gilios identifikacijos graviravimas (medžiagos garinimas) ir spalvos keitimas paviršiaus chemijos modifikavimui – tinka skirtingoms medžiagų reikmėms. Remiantis fotonų ir medžiagos sąveikos tyrimais, šios fotonų ir medžiagos reakcijos skiriasi priklausomai nuo pagrindo, todėl būna galima gauti aiškias kopijas ant medžiagų – nuo titano iki polimerų. Lazerio sistemos naudojamos aukštos tikslumo (mikronų tikslumu) apdirbimui ir neturi mechaninio nestabilumo problemų, kurios gali sukelti terminį pažeidimą – tai kritiškai svarbu medicinos ir aviacijos komponentams. Tai užtikrina atsekamumą pagal FDA/EU MDR standartus, kuris pasiekiamas dėka ilgaamžių, nuo klastojimo saugančių žymų, atitinkančių ISO 13485:2024 standartą.

Vidutinio bangos ilgio (MOPA) vs. CO2 vs. UV lazerio žymėjimo sistemos

Šiuolaikinė pramoninė žymėjimo technologija grindžiama trimis pagrindinėmis technologijomis, kurių kiekviena yra optimizuota konkrečių tipų medžiagoms ir tikslumo reikalavimams. Pasirinkimas tarp pluošto, CO2 ir UV lazerinių sistemų priklauso nuo tokių veiksnių kaip substrato sudėtis, žymėjimo gylis ir gamybos našumas.

Pluošto lazerio žymėjimas: tikslumas metalo graviravime

Pluošto lazeriai[url] 1,064 nm lazerio spinduliai yra naudojami daugiausiai metalams su ±0,01 mm tikslumu graviruojant, tokiais kaip nerūdijantis plienas, titanas ir aliuminis. Šios įrangos veikimo sparta yra 20–50 % didesnė lyginant su mechaniniu graviravimu, pvz., serijinių numerių, QR kodų ir logotipų žymėjimu. Lazeriai naudojami lėktuvų variklių ir energijos gamybos įmonėse, kad pažymėtų amžinai trunkančius mentės identifikatorius, kurie neįkaitsta esant 1200 °C darbo temperatūrai. Dėl savo standaus dizaino, šiuose lazeriuose nėra judančių dalių ar siūlų, kurios gali sugesti, todėl galima tikėtis daugiau nei 100 000 valandų beperstojinio veikimo!

CO2 lazeriai ne metalinėms medžiagoms

Veikiantys 10,6 µm bangos ilgio CO2 lazeriai gerai veikia su organinėmis medžiagomis, tokiose kaip ABS, MDF ir fanera, bei akrilu. Jų netiesioginis metodas užtikrina, kad medicininių pakuočių ženklinimo metu neatsirastų atplaišos, nes jie išlaiko puikiai pastovias sterilizacijos išgyvenimo normas, atitinkančias JAV maisto ir vaistų administracijos (FDA) reikalavimus. Naujausios technologijos leidžia karštai spausti PVC kabelius iki 0,2 mm šrifto – 60 % mažiau nei konvencinio karšto spaudo metodo. Tačiau CO2 sistemoms reikia papildomai 15–25 % energijos nei pluošto lazeriams, kad būtų pasiekiama tokia pati našumas.

UV lazerio taikymas mikro ženklinime

UV lazerio ženklinimas (355 nm) leidžia pasiekti <10 µm skiriamąją gebą puslaidininkio plokštelės identifikavimui be mikroįtrūkių. ISO 13485 standartui ši šalto ženklinimo technologija užtikrina, kad visos polikarbonato medicinos prietaisų paviršiaus būklė būtų 99,9 % nepažeista. UV sistemos, kurias naudoja elektronikos pramonė 0,5 mm² QR kodų ženklinimui ant montažinių plokščių – 80 % mažesniems nei pluošto lazeriu, tačiau su 100 % skenuojamumu.

Lazerio žymėjimas automobilių, aviacijos ir medicinos pramonėje

Lazerio žymėjimo sistemos tapo nepakeičiamos gamybos sektoriuose, kuriems reikia nuolatinės identifikacijos, sekimo ir atitikimo reglamentams.

VIN žymėjimas automobilių sekimui

Automobilių gamintojai taip pat naudoja švaros lazerius VIN (automobilio identifikacijos numeriams) žymėti, dažnai tiesiogiai ant variklio bloko, rėmo arba pavarų dėžės. Šie žymėjimai atsparūs aukštai ir žemai temperatūrai (-40 °C iki 500 °C) bei chemikalams, naudojamiems transporto priemonėse. Atsižvelgiant į atšaukimų valdymą ir vagysčių prevenciją, yra galimybė nuskaitomus kodus su 0,1 mm simbolių aukštimi žymėti ant šiek tiek išlenktų paviršių – tai yra šiuolaikinė savybė.

Aviacijos dalių identifikavimo atitiktis

Pulsuojantys UV lazeriai naudojami aviacijos pramonėje, kad būtų galima pažymėti titano turbinos mentis ir kūgio dalis be mikroįtrūkių. FAA reikalauja nuolatinio dalies numerio, kuris apima terminio apdorojimo partiją ir tiekėjo kodą (AS9100D). Klastojimas apima ne tik produktą – tai taip pat gamintojas (šaltinis). Patvirtinimo deklaracija/Naudos. Taip pat buvo integruota matavimo sistema, kuri leidžia dirbti su sudėtingomis formomis, tokiomis kaip kuro purkštuko sriegiai, tikslumu iki 15 µm.

Medical Device UDI Implementation

Medicininis lazerinis žymėjimas atitinka JAV maisto ir vaistų administracijos (FDA) 21 CFR 830 ir ES MDR 2017/745 reikalavimus dėl unikalių prietaisų identifikacijos (UDI). Pikosekundžių lazeriai pašalina paviršinius žymeklius chirurginės plieno chirurginiams instrumentams, kurie atlaiko autoklavavimo ciklus. Nauji pasiekimai leidžia tiesiogiai žymėti (DPM) polimerinius implantatus 0,78 mm² ar mažesniais duomenų matricos kodais, kuriuose nurodomi partijos numeriai ir galiojimo pabaigos datos, sumažinant etiketavimo klaidas 87 %.

Kovos su klastojimu ir reglamentinės atitikties užtikrinimas

Nuolatinis žymėjimas pagal JAV FDA/ES MDR atitikimą

FDA (2023) ir ES medicinos priemonių reglamentas (MDR) reikalauja kritinių komponentų (pvz., chirurginių instrumentų ir implantų) nuolatinio lazerinio ženklinimo. Šie reglamentai nustato UDI kaip negrįžtamą identifikavimą, kuris taikomas siekiant išvengti neatitikimų tarp priemonių ir jų duomenų bazėje esančių įrašų per priemonės 15–30 metų gyvavimo laiką. Atsižvelgiant į 2022 metų medicinos priemonių atšaukimų tyrimą, 62 % neatsitikimų buvo priskiriami prie žymėjimo, kuris buvo neįskaitomas arba visiškai sunaikintas, todėl vis dažniau pradėjo naudoti pluošto lazerio sistemas, kurios leidžia graveruoti sub-5 µm gylį titane ir nepridėtinėje plieno medžiagoje.

Prekių ženklų apsauga per mikro teksto graviravimą

DV diodiniai lazeriai buvo naudojami siekiant sujungti abu elementus, mikroskopinėmis etiketėmis (0,05–0,2 mm aukščio) ant produkto medžiagos paviršiaus, kurios leidžia sukurti paslėptas autentifikavimo savybes. 2023 metais atliktas tyrimas dėl kovos su klastojimu parodė, kad neteisėtų kopijavimo bandymų prabangos prekėse ir vaistuose sumažėjo 78 % naudojant mikro tekstų graviravimą, lyginant su hologramomis. Ši galimybė leidžia gamintojams koduoti partijos konkrečius duomenis 2D matricose mažesnėse nei 0,8 mm² su <0,1 % medžiagos įtampa – svarbus aspektas jautrioms aviacijos lydiniams ir su JAV maisto ir vaistų administracija (FDA) bei kitomis reguliuojančiomis institucijomis susijusiems polimeriniams vaistų pakuotėms.

Išmaniųjų gamybos integracija (AI ir IoT)

Dirbtinio intelekto (AI) ir interneto prietaisų (IoT) integruojimas į lazerinio ženklinimo sistemas keičia gamybos efektyvumą visose srityse. 2024 metų išmaniosios gamybos ataskaita pabrėžia, kad gamintojai, naudojantys šias technologijas, gali pasiekti automatinio proceso tobulinimus, kurie sumažina eksploatacinius kaštus 12 %, taip pat padidina našumą 10 %. Šis integruojimas leidžia lazerinėms žymėjimo sistemoms automatiškai koreguoti nustatymus ir numatyti techninę priežiūrą siekiant sukurti optimalius darbo procesus Industry 4.0 sistemose.

Automatinis ženklinimo darbo procesas su AI vaizdo sistema

Tokios dirbtinio intelekto pagrįstos vaizdo sistemos gali pasiekti 99,9 % tikslumą aptinkant defektus lazerinėje žymėjimo technologijoje. Šios sistemos realiu laiku įvertina paviršiaus struktūrą ir medžiagos savybes bei automatiškai kompensuoja bet kokius nukrypimus, kurie anksčiau reikalavo rankinio kalibravimo. Europos Komisija prognozuoja, kad tokio automato proceso dėka 2027 m. Europos protingose gamyklose produktyvumas padidės 25 %, ypač didelės apimties komponentų žymėjimo procesuose, kai svarbu tikslus žymės išdėstymas, atsižvelgiant į tolesnį surinkimo procesą.

Kokybės kontrolė realiu laiku naudojant IoT jutiklius

IoT technologijomis pagrįsti lazeriniai žymikliai per sekundę siunčia daugiau nei 150 technologinių parametrų į centralizuotus stebėjimo tinklus. Šis duomenų srautas leidžia nedelsiant koreguoti galios nustatymus ir židinio nuotolius, kai aplinkos jutikliai aptinka temperatūros ar drėgmės svyravimus. Gamytojai nurodo, kad nuo šių sujungtų sistemų diegimo medicinos prietaisų žymėjimo srityje atsirado 20 % mažiau kokybės defektų.

Technologiniai pasiekimai skatina rinkos augimą

Kompaktiškos stalinės lazerinės mašinos (2025 m. tendencija)

Tikrai, perkėlimas į tokias erdvę taupančias lazerines sistemas įgauna jėgų: 65 % gamintojų nurodo, kad kompaktiškos stalinės sistemos yra pirmasis pasirinkimas mažų detalių ženklinimui. Šios mašinos (mažesnės nei 0,5 m² pagrindo plotas) sutaupo 40 % energijos lyginant su įprastomis sistemomis ir užtikrina 20 µm tikslų metalų ir polimerų apdirbimą. Kompaktiškoms lazerinėms žymėjimo sistemoms prognozuojamas vidutinis 12 % metinis augimas iki 2030 m., kai jų suderinamumas su dirbtinio intelekto pagalba vykdomu kokybės kontrolės procesu elektronikos ir medicinos gaminių gamyboje skatins šią dinamiką.

Hibridinės lazerinės suvirinimo/žymėjimo sistemos

Nauji arba jau egzistuojantys gamintojai dabar sujungia suvirinimo ir žymėjimo procesus vienoje sistemoje, sumažindami gamybos etapus 30 procentų automobilių komponentų gamyboje. Šie hibridiniai mikro-sistemos pasižymi ≤0,1 mm tikslumu tarp suvirinimo siūlės ir Duomenų matricos kodų, pasiekdamos S9100 aviacijos lygį – be papildomų keičiamų įrankių. Naujausios įdiegimo ataskaitos rodo, kad bandoma sutaupyti 25 % argono dujų naudojimo, apdirbant titano dalis, užtikrinant poreikį efektyvesnės ir vis labiau ekologiškai gamybai.

Pasaulio lazerinio žymėjimo rinka prognozuojama augti 8,3 % metiniu augimo tempu iki 2035 metų, skatinama didėjančio poreikio pastoviai identifikuoti dalis visose gamybos sektoriuose. Iki 2030 metų rinka viršys 4,2 mlrd. USD, o Azijos ir Ramiojo vandenyno regionas sudarys 42 % visų įdiegimų dėl automobilių ir elektronikos gamybos plėtimosi Kinijoje ir Indijoje.

Augimą daro trys pagrindiniai veiksniai:

• Reglamentiniai reikalavimai : Griežti JAV maisto ir vaistų administracijos (FDA) ir Europos Sąjungos medicinos priemonių reglamentai privers gamintojus iki 2028 m. 98 % II/III klasės implantų pažymėti naudojant lazerį
• Išmanios gamybos integracija : IoT technologijomis paremtos žymėjimo sistemos 2027 m. sudarys 67 % visų naujų pramoninių įdiegimų
• Prieš falsifikavimą skirtas paklausa : Mikro teksto lazerio graviravimo sprendimai prabangos prekėms ir vaistams kasmet augti 12 % iki 2035 m.

Šiaurės Amerika ir Europa išlieka svarbūs rinkos dėl aviacijos perkvalifikavimo protokolų ir elektrinių automobilių baterijų sekimo standartų, tuo tarpu besivystančios ekonomikos šalys pagreitina kompaktiškų stalinių sistemų naudojimą mažų detalių graviravimui.

DUK

Kas yra lazerio žymėjimo technologija?

Lazerio žymėjimo technologija yra bekontaktis procesas, kuriame naudojamas lazerio šviesos šaltinis modifikuoti medžiagos paviršiui identifikavimo tikslais, dažnai naudojamas sekimui, kovai su klastojimu ir reglamentinėms nuostatoms.

Kaip skiriasi pluošto lazeriai nuo CO2 ir UV lazerių?

Pluošto lazeriai yra geriausi metalo ženklinimui su dideliu tikslumu. CO2 lazeriai naudojami ne metaliniams, organiniams medžiagoms, o UV lazeriai efektyvūs mikro ženklinimo srityse, ypač elektronikoje.

Kurios pramonės šakos naudoja lazerinio ženklinimo sistemas?

Lazerinio ženklinimo sistemos yra paplitusios automobilių pramonėje – VIN ženklinimui, aviacijos pramonėje – dėl atitikimo dalų identifikavimui, bei medicinos sektoriuje – įrenginių identifikavimui (UDI).

Kaip lazerinis ženklinimas gali padėti kovoti su klastojimu?

Naudodami mikro teksto graviravimą ir nuolatines žymes, lazeriniai įrenginiai gali kurti funkcijas, kurios autentifikuoja produktus ir sumažina neleistinų kopijavimo bandymų.

Kokia lazerinio ženklinimo technologijos ateitis gamyboje?

AI ir IoT integravimas padeda didinti gamybos efektyvumą, o kompaktiškos stalinės ir hibridinės lazerių sistemos yra tendencijos, skatinančios rinkos augimą.