Các nguồn laser tạo ra những tia mạnh này, về cơ bản điều khiển độ sâu của các vết cắt và mức độ chi tiết có thể đạt được trong khắc. Khi làm việc với các vật liệu như gỗ hoặc vải, laser CO2 chiếm ưu thế trên thị trường. Số liệu ngành công nghiệp từ năm ngoái cho thấy chúng vận hành khoảng hai phần ba tổng số hệ thống hiện có. Tuy nhiên, laser sợi rất phù hợp để tạo các chi tiết siêu mịn trên bề mặt kim loại như thép không gỉ. Mức công suất cũng thay đổi khá nhiều. Người chơi nghiệp dư có thể bắt đầu với thiết bị khoảng 40 watt, trong khi các nhà máy lớn cần những máy có công suất hơn một nghìn watt. Và thú vị là, gần đây laser điốt đang ngày càng phổ biến trong việc khắc một số loại nhựa nhất định vì chi phí vận hành thấp hơn.
Hệ thống laser sử dụng các thấu kính kẽm selenide độ tinh khiết cao cùng gương phủ vàng để dẫn hướng tia chính xác. Khi lựa chọn chiều dài tiêu cự phù hợp, độ dày vật liệu chắc chắn là yếu tố then chốt. Chẳng hạn như trong chế tác trang sức, thấu kính 2,5 inch tạo ra kích thước điểm nhỏ tới 0,1mm cần thiết cho những chi tiết tinh xảo. Ngược lại, các vật liệu dày hơn như gỗ đòi hỏi thấu kính lớn hơn, do đó thấu kính 4 inch hoạt động hiệu quả hơn khi xử lý các tấm vật liệu dày đến 20mm. Và cũng đừng quên các lớp phủ chống bụi. Những lớp phủ đặc biệt này duy trì mức truyền sáng trên 98% ngay cả sau hàng ngàn giờ vận hành, đồng nghĩa với việc giảm thời gian ngừng máy và chi phí bảo trì về lâu dài.
Các máy khắc laser hiện đại sử dụng động cơ servo vòng kín và cảm biến nhiệt độ thời gian thực, đạt được độ chính xác vị trí ±0,01mm. Phần mềm độc quyền chuyển đổi thiết kế vector thành mã G, đồng bộ hóa các xung laser lên đến 100kHz với chuyển động trục XY. Các mẫu nâng cao bao gồm phát hiện va chạm và hiệu chuẩn công suất tự động, giảm lỗi thiết lập 73% so với các hệ thống thủ công.
Các bàn nhôm được xử lý bằng anodizing và trang bị các miếng chèn tổ ong thực sự giúp loại bỏ nhiệt dư thừa khi thực hiện các công việc khắc kim loại dài hạn, từ đó ngăn kim loại bị cong vênh theo thời gian. Các bàn hút chân không mà chúng ta thấy trong các xưởng ngày nay thường chịu được áp lực khoảng 0,8 bar và làm rất tốt nhiệm vụ giữ chặt các vật liệu như tấm da. Trong khi đó, có những nền tảng điều khiển động cơ theo trục Z cho phép xử lý nhiều sản phẩm 3D cùng lúc mà không cần điều chỉnh liên tục bằng tay. Đối với những công việc tinh vi, các khung công nghiệp được chế tạo từ đá hoa cương đặc hoặc các hợp kim thép chuyên dụng có thể giảm rung động xuống dưới 5 micron. Mức độ ổn định này là cực kỳ quan trọng khi làm việc trên những vật liệu nhạy cảm như đánh dấu các tấm bán dẫn, nơi mà chỉ một chuyển động nhỏ nhất cũng có thể làm hỏng cả lô sản phẩm.
Tia laser CO2 hoạt động rất tốt trong việc khắc các vật làm từ chất hữu cơ nhờ bước sóng 10,6 micromet mà chúng có. Bước sóng này dường như tương thích tốt với các vật liệu phi kim loại theo cách tạo ra kết quả ấn tượng. Khi xử lý gỗ, mica, da hoặc vải, những tia laser này có thể tạo ra các vết khắc khá sạch mà không làm cháy hoặc làm chảy các bề mặt mỏng manh. Một số bài kiểm tra trong ngành cho thấy chất lượng cạnh vẫn duy trì trên 98% đối với hầu hết các vật liệu mỏng hơn 12mm, mặc dù điều này thay đổi tùy thuộc vào thiết lập của máy. Nhiều xưởng gia công nhận thấy các tia laser này cực kỳ linh hoạt để làm biển hiệu và thực hiện nhiều loại thủ công khác nhau trong xưởng. Tuy nhiên, bất kỳ ai cố gắng đánh dấu trên kim loại phản quang sẽ nhanh chóng nhận ra vì sao CO2 không phải là lựa chọn phù hợp ở đây. Để tận dụng tối đa hệ thống laser CO2, nói chung nên sử dụng với các vật liệu không dẫn nhiệt quá tốt.
Các laser sợi tạo ra dấu khắc kim loại cực kỳ chính xác thông qua tia bức xạ tập trung ở bước sóng 1.064nm, loại bỏ vật liệu bề mặt mà không gây hư hại do nhiệt đến các khu vực xung quanh. Các máy này thường có công suất từ 20 đến 60 watt và hoạt động đáng kinh ngạc về tốc độ trên các kim loại như thép không gỉ, nhôm và nhiều hợp kim titan khác nhau. Một số mẫu có thể đạt tốc độ khoảng 7.000 milimét mỗi giây trong quá trình vận hành. Điều làm cho các hệ thống này đặc biệt hấp dẫn là chúng hoạt động mà không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu cần khắc. Điều này có nghĩa là gần như không sinh ra mảnh vụn trong quá trình thực hiện. Theo báo cáo ngành công nghiệp từ Laserax năm 2023, điều này tương ứng với chi phí bảo trì thấp hơn khoảng 34% khi đánh dấu các bộ phận cho ô tô và xe tải. Đối với các nhà sản xuất đang phải đối mặt với lịch trình sản xuất khắt khe, những lợi ích về hiệu suất như vậy sẽ tạo nên sự khác biệt lớn theo thời gian.
Các laser tinh thể Nd:YAG và vanadate có thể tạo ra công suất từ 100 đến 300 watt, làm cho chúng lý tưởng cho công việc khắc sâu trên các vật liệu cứng như thép dụng cụ, nơi độ sâu thâm nhập đạt khoảng 1,2 milimét. Tuy nhiên, có một điểm cần lưu ý. Các điốt bơm trong các hệ thống laser này thường bị hao mòn nhanh hơn khoảng ba lần so với loại dùng trong laser sợi, điều này rõ ràng ảnh hưởng đến ngân sách bảo trì theo thời gian. Vì việc thiết lập đúng yêu cầu căn chỉnh cẩn thận bởi nhân viên được đào tạo, phần lớn nhà sản xuất chỉ dành những thiết bị này cho các công việc chuyên biệt thực sự cần mức công suất đỉnh cao đó. Chúng không phải là công cụ thông thường trong xưởng mà là giải pháp cho những thách thức công nghiệp cụ thể mà thiết bị thông thường không đáp ứng được.
| Loại laser | Bước sóng | Vật liệu chính | Độ sâu khắc tối đa |
|---|---|---|---|
| CO2 | 10,6μm | Gỗ, acrylic, da | 12mm |
| Sợi | 1,064nm | Thép không gỉ, Nhôm | 0.8mm |
| Pha lê | 532-1064nm | Titan, thép dụng cụ | 1.5mm |
Luôn xác minh chứng nhận vật liệu, vì các chất phụ gia như chất ổn định UV trong nhựa có thể ảnh hưởng đến chất lượng khắc. Các thử nghiệm bên thứ ba cho thấy laser sợi đạt được độ tương phản cao hơn 62% trên nhôm anot hóa so với các phương pháp khác.
Cấp độ công suất của tia laser tạo nên sự khác biệt hoàn toàn về khả năng thực hiện các nhiệm vụ. Các laser công suất thấp từ 5 đến 30 watt hoạt động rất tốt trong các công việc khắc chi tiết trên những vật liệu như gỗ hoặc bề mặt acrylic, đạt được độ chính xác cực kỳ tinh xảo xuống tới khoảng 0,001mm. Ở đầu kia của dải phổ, những thiết bị mạnh mẽ hơn với công suất định mức từ 50 watt trở lên có thể cắt xuyên qua các vật liệu cứng như kim loại và gốm sứ với tốc độ đáng kinh ngạc, đôi khi vượt quá 300 mm mỗi giây. Tuy nhiên, một khảo sát gần đây về việc sử dụng laser công nghiệp vào cuối năm 2024 đã chỉ ra điều thú vị: những cỗ máy mạnh mẽ này tiêu thụ lượng điện nhiều hơn khoảng 40% so với các mẫu máy nhỏ hơn, nhưng lại có thể giảm thời gian sản xuất xuống còn khoảng một nửa trong môi trường nhà máy. Đối với nhiều cơ sở sản xuất nhỏ xử lý đa dạng vật liệu, bao gồm sản phẩm da và một số loại nhôm đã qua xử lý, các hệ thống tầm trung có công suất nằm trong khoảng từ 20 đến 40 watt thường mang lại sự cân bằng lý tưởng giữa hiệu suất và tính thực tiễn.
Kích thước khu vực khắc thực sự quyết định loại dự án nào có thể được xử lý. Những không gian làm việc nhỏ khoảng 100x100mm rất phù hợp cho các sản phẩm như trang sức hoặc mẫu thử nhanh. Nhưng khi xem xét các thiết lập lớn hơn với diện tích 500x500mm trở lên, những không gian rộng rãi này cho phép các nhà sản xuất xử lý nhiều sản phẩm cùng lúc, ví dụ như biển hiệu hoặc gia công tấm kim loại. Theo một số nghiên cứu từ năm ngoái, khoảng hai phần ba các công ty sử dụng các máy lớn này đã giảm được thời gian sản xuất khoảng một phần tư chỉ bằng cách khắc hàng loạt nhiều sản phẩm cùng lúc. Và còn một tính năng thú vị khác đáng lưu ý ở đây. Nhiều hệ thống hiện đại đi kèm với bàn di chuyển được và cài đặt chiều cao điều chỉnh được trên trục Z. Điều này có nghĩa là chúng có thể xử lý nhiều dạng hình học phức tạp, bao gồm cả các lọ thủy tinh tròn hay các linh kiện điện tử cong, nhờ đó hoạt động hàng ngày trở nên linh hoạt hơn đáng kể.
Các thiết lập mô-đun giúp dễ dàng tăng công suất laser, thay đổi ống kính hoặc kéo dài ray khi cần thiết. Điều này có nghĩa là các nhà máy có thể xử lý các loại vật liệu khác nhau hoặc tăng quy mô sản xuất mà không cần thay thế toàn bộ hệ thống. Các nghiên cứu cho thấy việc áp dụng mô-đun có thể giảm chi phí khoảng 30% trong vòng năm năm. Các công ty thường bắt đầu với quy mô nhỏ, ví dụ như nâng cấp từ laser sợi quang 30 watt lên 60 watt khi nhu cầu gia tăng. Một số thậm chí còn thêm băng chuyền tự động để máy có thể vận hành qua đêm mà không cần giám sát liên tục. Sự linh hoạt này giúp tiết kiệm chi phí đồng thời duy trì hoạt động ổn định trong suốt các giai đoạn phát triển.
Các máy khắc laser hiện đại dựa vào tích hợp phần mềm và tự động hóa để tối ưu hóa quy trình làm việc và nâng cao độ chính xác. Những tính năng này biến bản thiết kế thô thành các bản khắc hoàn hảo với sự can thiệp thủ công tối thiểu, làm cho chúng trở nên không thể thiếu trong cả ứng dụng công nghiệp lẫn sáng tạo.
Các thiết lập CAD/CAM hiện đại có thể nhận trực tiếp các tệp vector từ các chương trình như Adobe Illustrator hoặc CorelDRAW mà không cần thực hiện công việc vẽ lại thủ công mất thời gian. Các hệ thống dựa trên API tự động xử lý những việc như đồng bộ hóa các lớp thiết kế, điều chỉnh độ đậm của đường nét và thiết lập độ sâu cắt, nhờ đó giảm đáng kể thời gian thiết lập. Theo các tiêu chuẩn ngành công nghiệp từ năm ngoái, các hệ thống này tiết kiệm từ 35 đến 50 phần trăm thời gian so với các phương pháp truyền thống. Lợi ích thực sự xuất hiện khi làm việc với các vật liệu khó xử lý như tấm acrylic và tấm nhôm đã qua xử lý anot hóa, nơi độ chính xác là yếu tố quan trọng nhất. Việc đảm bảo các chi tiết chính xác sẽ tạo nên sự khác biệt lớn về chất lượng sản xuất.
Hệ thống lấy nét tự động hiện đại dựa vào các cảm biến dung lượng hoặc công nghệ hình ảnh máy ảnh để đo độ dày vật liệu khi nó đi dọc theo, giữ cho điểm lấy nét chính xác ngay cả khi làm việc trên vật liệu không hoàn toàn phẳng. Khi mọi thứ trở nên bận rộn trong các hoạt động quy mô lớn, các hệ thống này kết nối với những dây chuyền vận chuyển động cơ mà không ngừng di chuyển, cho phép các đường khắc mà hàng trăm vật phẩm giống hệt nhau đi qua mỗi giờ mà không dừng lại. Theo một số nghiên cứu gần đây của ngành công nghiệp từ năm ngoái, các nhà máy sử dụng loại thiết lập tự động này đã thấy các nhà khai thác dành ít thời gian hơn để điều chỉnh bằng tay, cắt giảm khoảng ba phần tư công việc thực tế của họ trong các ngành công nghiệp như sản xuất huy hiệu kim loại và các sản phẩm tương tự.
Đối với những người mới bắt đầu sử dụng các hệ thống dựa trên GRBL để làm việc với các dự án bằng gỗ, phần mềm độc quyền đi kèm sẵn và có thể sử dụng ngay lập tức với nhiều loại vật liệu đã được thiết lập từ trước. Điều này giúp mọi thứ trở nên dễ dàng hơn nhiều khi người dùng vẫn đang tìm hiểu cách vận hành của từng bộ phận. Mặt khác, những người muốn kiểm soát hoàn toàn mọi chi tiết thường có xu hướng lựa chọn các giải pháp mã nguồn mở như LightBurn, nơi họ có thể điều chỉnh gần như mọi thứ, từ cài đặt công suất đến tốc độ cắt. Các hệ thống điều khiển màn hình cảm ứng hiện đại ngày nay cũng trở nên khá thông minh. Nhiều máy hiện nay cho phép người vận hành vuốt qua các menu hoặc phóng to để xem trực tiếp những gì đang xảy ra thông qua camera tích hợp, điều này thực sự giúp người mới làm quen nhanh chóng cảm thấy thoải mái hơn. Khi nhìn vào các máy công nghiệp, chúng ta cũng thấy có những tính năng an toàn nghiêm ngặt được tích hợp. Phát hiện va chạm giúp ngăn ngừa các tai nạn tốn kém, trong khi giám sát năng lượng theo dõi mức tiêu thụ điện năng – một yếu tố rất quan trọng tại các nhà máy cần đáp ứng tiêu chuẩn ISO về quản lý chất lượng.
Các thành phần chính của máy khắc laser bao gồm nguồn laser, thấu kính và gương quang học, hệ thống điều khiển và bề mặt làm việc.
Laser CO2 chủ yếu được sử dụng cho các vật liệu hữu cơ như gỗ và mica do bước sóng của chúng, trong khi laser sợi được tối ưu hóa để đánh dấu kim loại với mức độ hư hại do nhiệt thấp nhất.
Các mức công suất ảnh hưởng đến khả năng khắc của máy, với các hệ thống công suất thấp phù hợp cho công việc chi tiết trên vật liệu mềm hơn và các hệ thống công suất cao cần thiết cho các vật liệu cứng hơn như kim loại.
Thiết kế mô-đun và có thể mở rộng cho phép cập nhật trong tương lai và thích ứng bằng cách cho phép nâng cấp công suất và linh kiện để đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày càng tăng mà không cần thay thế toàn bộ hệ thống.
Shandong ZhongGuangDian cung cấp máy đánh dấu bằng laser tiên tiến và thiết bị laser tùy chỉnh cho các ngành công nghiệp khác nhau. Sản phẩm đáng tin cậy, giao hàng nhanh chóng và bảo hành trọn đời của chúng tôi đảm bảo sự hài lòng của khách hàng.
EN
