Témata
Reklama

Značení s Mopa lasery

V posledních letech se lasery stávají dominantním způsobem značení produktů. V oblasti značicích technologií kontinuálně dochází k inovacím a lasery tak nahrazují čím dál více konvenční technologie.

Rozsáhlá škála laserů a jejich použití může zájemcům o tyto technologie znesnadnit výběr vhodného zařízení. Souhrnně lze lasery pro účely značení rozdělit na tři základní typy.

U plynových laserů je základní látkou, která vytváří laserový paprsek, trubice naplněná směsí plynů. Jedním z nejdůležitějších je v tomto případě oxid uhličitý (odtud název CO2 laser). Tyto lasery jsou ideální pro značení organických látek (dřeva, skla apod.) nebo například na gravírování do plastů.

Další skupinou jsou lasery pevnolátkové, kde je za tvorbu paprsku odpovědný krystal – většinou yttrito-hlinitý granát – zkráceně YAG. Tyto systémy jsou ideální pro kontrastní značení plastů nebo kovů.

Posledním typem jsou lasery, které využívají jako svůj zdroj speciálně upravené optické vlákno. Proto se s nimi běžně setkáte pod názvem vláknové nebo fiber lasery. Primárně se používají na značení kovů a plastů.

Reklama
Reklama
Reklama
MOPA Fiber laser – MARK F Series MOPA

Jaký tedy zvolit laser?

Na první pohled je jasné, že YAG a vláknové lasery mají velmi podobnou oblast využití, a dokonce stejnou vlnovou délku (1 064 nm). Proč tedy využívat odlišné technologie pro stejnou věc? YAG lasery mají (nebo spíše měly) jednu hlavní výhodu. Ze zkušeností je známo, že dosahují vyšší kvality kontrastnějšího značení na širší spektrum materiálů – hlavně plastů.

Tento rozdíl je dán jiným profilem pulzu. Zde uděláme malou odbočku do obecné teorie fungování laseru. Základem je aktivní médium (plyn, krystal nebo optické vlákno), kterému dodáváme budicí energii, většinou v podobě světla z laserových diod. Když je aktivní prostředí dostatečně nasyceno, začne emitovat laserový paprsek. Většina dnešních laserů funguje v tzv. pulzním módu. To znamená, že paprsek nevyzařuje kontinuálně, ale pracuje podobně jako kondenzátor – nabije se a „vystřelí“ krátký pulz energie. Takovýto cyklus se může opakovat až 200 000krát za vteřinu. Tento systém se používá proto, že nám umožňuje dodat do značeného materiálu obrovské množství energie v extrémně krátkém čase (například značicí laser o výkonu 20 W dokáže během jediného pulzu vyvinout energii, která je o mnoho řádů vyšší). Pulzní řízení laseru je absolutně kritické pro kontrastní značení (zejména plastových materiálů).

Pokud YAG laser dokáže dosahovat kvalitnějších výsledků, proč jej nevyužívat všude? YAG lasery mají oproti vláknovým laserům obrovské nevýhody. Tou nejzásadnější je životnost – 20 000 hodin u YAG laseru oproti 100 000 u fiber laseru. Mezi další nevýhody patří hlavně jejich energetická náročnost, nutnost výkonnějšího chlazení, komplikovanost elektroniky i celé optické cesty a celkově vyšší provozní a servisní náklady. Ačkoliv se YAG lasery začínají považovat za zastaralé, jejich deriváty (např. zelené, UV a lasery s ultrakrátkým pulzem) s námi budou ještě velmi dlouhou dobu, neboť za ně zatím neexistuje ekvivalentní náhrada.

Princip fungování vláknového laseru (1. Běžný fiber laser, 2. MOPA laser se zesilovačem)

Vývoj laserových technologií

V poslední době bylo cílem vývoje skloubení výhod obou technologií, a to se také povedlo v podobě vláknového MOPA laseru. Jedním z velmi oblíbených laserů v nabídce společnosti Mark systems je vláknový laser ABMark AB-F MOPA.

Běžný vláknový laser funguje podle následujícího principu. Na začátku je budicí dioda, která stimuluje aktivní prostředí v optickém vláknu. Hlavní oscilátor se stará o tvorbu pulzů. Na výstupu vzniká laserový paprsek, který se dále zpracovává pomocí optických komponent.

MOPA (anglický akronym pro Master Oscillator Power Amplifier) vychází z podobné konstrukce. Na prvním obrázku je zřejmé, že jeho základní část je téměř identická s normálním vláknovým laserem. Odlišnost lze vidět na pravé straně, kde je optický zesilovač. Velmi zjednodušeně se dá říci, že došlo k zařazení dvou laserových zdrojů za sebe. Přidaný zesilovač dokáže výrazně zvýšit energii jednotlivých pulzů.

Hlavní výhoda ovšem spočívá jinde. Díky specifické kombinaci komponentů MOPA laser umožňuje délku jednotlivých pulzů měnit v širokém rozsahu. Standardní délka pulzu u klasických laserů je fixní (okolo 100 ns), zatímco v tomto případě lze nastavit délky v rozsahu již od 4 ns až do 200 ns. A díky velmi pokročilému softwaru lze mezi těmito délkami libovolně přepínat.

Variabilní délka pulzu umožňuje tomuto systému dosáhnout téměř identické kvality značení na stejné spektrum materiálů jako YAG laser. Příklady značení lze vidět na následujících obrázcích. Taková kvalita byla dříve pomocí běžného vláknového laseru nedosažitelná. Samozřejmostí je i barevné značení na vybrané kovy (převážně nerezová ocel a titan).

Pořizovací cena je velmi důležitým aspektem tohoto produktu. MOPA laser je v průměru o 15–20 % dražší než YAG. Zde je nutné brát v potaz dlouhodobé náklady. Při více než 4krát delší životnosti MOPA laseru nelze pochybovat o tom, která technologie se v dlouhodobém měřítku vyplatí více.

Příklad kontrastního značení na plastové materiály. Zleva: 1. kombinace MOPA laseru a 3D značení, 2. a 3. plastové díly s vysokým obsahem skelného vlákna

Široké spektrum příslušenství

Vzhledem k tomu, že optické komponenty jsou pro standardní MOPA lasery identické, nabízí společnost Mark systems širokou škálu příslušenství. Velké popularitě se v současné době těší hlavně speciální hlavy na 3D značení – tedy značení nerovných povrchů. Tento problém se dříve řešil ruční nebo motorizovanou osou Z, ale dnes lze celý proces velmi zjednodušit a zrychlit.

Mark systems dodává lasery v OEM verzi pro integraci nebo jako kompletní laserová pracoviště. V portfoliu je na výběr od základních stolních stanic až po plně automatické s lineárními a rotačními osami. Záruka kvalitního značení je velmi důležitá, proto uživatelům společnost nabízí možnost testů značení výrobků ve vlastní laboratoři.

Závěrem lze dodat, že MOPA laser je jedním z největších průlomů v oblasti laserového značení za poslední desetiletí. Spojuje dohromady výhody ze světa YAG a fiber laserů.

Mark systems, umístění na MSV: pavilon G2, stánek 40

Daniel Kavan

info@marksystems.cz

https://marksystems.cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 181022
Datum: 25. 09. 2018
Rubrika: Trendy / MSV 2018
Autor:
Firmy
Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Další veletržní postřehy z EMO 2019

Z pohledu technika lze veletrh EMO v roce 2019 považovat za zdařilý, protože byl více o invenci, kreativitě, vylepšování stávajícího i hledání nových cest. Na veletrhu bylo možné vysledovat několik řekněme fenoménů, které se objevovaly napříč veletrhem. Přitom bych je přímo nepovažoval za trendy, protože obdobné počiny, technika, software i smýšlení byly (u asijských výrobců) k vidění o šest měsíců dříve na veletrhu obráběcích strojů v Pekingu. Nedávám tímto záminku k mezikontinentální diskusi o tom, kdo trendy určuje. V tomto textu zazní několik dalších veletržních postřehů.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Související články
CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Velmi rychlá dvojčata

SolidCAM a InventorCAM jsou jeden a tentýž CAM program integrovaný v různých CADech (SolidWorks a Autodesk Inventor), proto má smysl mluvit o obou najednou. Neliší se funkčně totiž opravdu vůbec, pouze je uživatel ovládá ve svém oblíbeném CADu.

Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Stroj na středění klikových hřídelí

Je všeobecně známo, že kliková hřídel je jednou z nejkritičtějších součástek motoru s vnitřním spalováním a jedním z nejsložitějších a nejkomplexnějších dílů z hlediska obrábění. Potřeba přesného vyvážení klikové hřídele, která je rozhodujícím faktorem pro celkovou účinnost motoru, se stala ještě důležitější, jelikož výrobci automobilů usilují o snižování emisí CO2 prostřednictvím lepšího výkonu motoru a strategií spočívajících v odlehčování. Díky různým vylepšením, kterých se v průběhu let dosáhlo v procesech kování a odlévání, už mají neopracované komponenty klikové hřídele téměř požadovaný tvar s mnohem menším množstvím přebývajícího materiálu. To znamená, že na konečné klikové hřídeli je třeba obrábět méně částí. Přináší to s sebou také zvýšenou potřebu přesného vyvážení se zmenšenou velikostí protizávaží, které se při vytváření těžiště často provádí.

Vytvořit si náskok v těžkých podmínkách

Společnost F. Zimmermann vyvíjí kompaktní, výkonnou a cenově výhodnou portálovou frézku, pomocí níž mohou uživatelé velmi flexibilně obrábět hliník i vysoce pevnou ocel.

Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

Monitorování obráběcího procesu přináší přidanou hodnotu

Slovy Garyho Kinga z Harvardovy univerzity, zatímco dat je bezpočtu a je snadné je shromáždit, skutečná hodnota spočívá v tom, co s nimi uděláte.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit