اصل کار و مزایای ماشین‌های نشان‌گذاری لیزری

چیست فناوری نشانه‌گذاری لیزری؟

تکنولوژی لیزر مارکینگ با متمرکز کردن نور لیزر شدید، ایجاد کنندهٔ نشانه‌های دائمی بر روی انواع سطوح می‌شود. این نشانه‌ها از متن ساده تا بارکدهای پیچیده و حتی تصاویر جزئی متغیر است. این روش روی انواع مواد از جمله فلزات، پلاستیک‌ها و محصولات لاستیکی به خوبی چسبیده و به راحتی پاک نمی‌شود. علت محبوبیت این روش در کارخانه‌های سراسر جهان چیست؟ این روش بسیار دقیق است و دوام بسیار بالایی دارد که زمانی که شرکت‌ها نیاز دارند محصولات را در طول زنجیره تأمین ردیابی کنند، اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این، بسیاری از صنایع نیازمند این نشانه‌های دائمی هستند تا بتوانند با مقررات ایمنی و استانداردهای کنترل کیفیت مطابقت داشته باشند.

روش‌های مختلفی برای نشانه‌گذاری مواد با استفاده از لیزر وجود دارد که هر کدام نتایج متفاوتی ایجاد می‌کنند بسته به اینکه چه چیزی مورد نیاز است. در حکاکی لیزری، این فرآیند قسمت‌هایی از ماده را بر می‌دارد تا آن حکاکی‌های عمیق و دوام‌دار را ایجاد کند. به همین دلیل است که بسیاری از تولیدکنندگان به این روش روی می‌آورند وقتی چیزی می‌خواهند که بتواند در طول زمان در برابر شرایط سخت محیطی مقاومت کند. از سوی دیگر، لیزر آنیلینگ به شیوه‌ای متفاوت عمل می‌کند، به این صورت که خود ماده را در سطح میکروسکوپی تغییر می‌دهد. به جای اینکه چیزی را بردارد، این روش تغییرات ظریف رنگی را مستقیماً روی سطح ایجاد می‌کند، به طوری که هیچ آسیبی به ماده وارد نمی‌شود و ظاهر آن نیز تغییر نمی‌کند. چون این فناوری‌ها انعطاف‌پذیری بسیاری را فراهم می‌کنند، شرکت‌هایی از بخش‌های مختلف شروع به استفاده از آن‌ها کرده‌اند برای منظورهای برچسب‌گذاری و برندینگ محصولات، جایی که کیفیت بیشترین اهمیت را دارد اما سفارشی‌سازی نیز ضروری است.

اصل کار ماشین‌های نشان‌گذاری لیزری

دستگاه‌های لیزری برای ایجاد دانه‌های لیزری شدید با استفاده از روش‌های مختلفی کار می‌کنند. ما لیزر حالت جامد، لیزر گازی و همچنین لیزر فیبری داریم. هر نوع از این لیزرها نور را در طول موج‌های خاصی تولید می‌کنند که این موضوع در تعیین اینکه چه ماده‌ای علامت‌گذاری شود و چقدر نتیجه نهایی خوب باشد بسیار مهم است. به عنوان مثال، لیزرهای YAG دوپ شده با نئودیمیوم، در حکاکی روی سطوح فلزی با جزئیات فوق‌العاده‌ای برجسته هستند. از سوی دیگر، لیزرهای CO2 در کار با موادی مانند چوب یا پلاستیک درخشان عمل می‌کنند (با کمی طنز)، جایی که گرمای ناشی از لیزر لایه سطحی را تبخیر می‌کند. اما لیزرهای فیبری؟ آنها نوعی چاقوی چند منظوره در این دنیا هستند. این دستگاه‌ها از فناوری فیبر نوری استفاده می‌کنند و می‌توانند همه چیز از حک کردن شماره سریال روی قطعات الکترونیکی تا نقش‌آوری لوگوها روی قطعات فولاد ضد‌زنگ را انجام دهند. به همین دلیل است که بسیاری از کارخانه‌های تولیدی اخیراً به لیزرهای فیبری روی آورده‌اند، چرا که این لیزرها در انواع کاربردها بهره‌وری بیشتری را فراهم می‌کنند.

تابش لیزر به مواد مختلف می‌تواند ایجاد اثرات گوناگونی نماید، مانند تبخیر سطوح، ذوب کردن آن‌ها، یا حتی تغییر ترکیب شیمیایی‌شان. به عنوان مثال رایجی امروزی می‌توان به دستگاه‌های علامت‌گذاری لیزری فلزی اشاره کرد. گرمای شدید لیزر در واقع بخش‌هایی از سطح فلزی را می‌سوزاند و ایجاد نشانه‌های دائمی می‌کند که به راحتی پاک نمی‌شوند. برای صنایعی که نیاز به شناسایی محصولاتشان در شرایط سخت دارند، این نوع علامت‌گذاری کاملاً ضروری است. وقتی تولیدکنندگان نحوه کارکرد لیزرها روی مواد مختلف را درک می‌کنند، می‌توانند تجهیزات مناسبی را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنند. برخی کارخانه‌ها ممکن است به علامت‌های سریع اما سطحی نیاز داشته باشند، در حالی که دیگران به حکاکی‌های عمیق‌تری برای محصولات بیرون از ساختمان نیاز دارند. درک صحیح این مسئله، تفاوت بزرگی بین هدر رفتن زمان و هزینه و اجرای روان تولید با نتایج مداوم و خوب ایجاد می‌کند.

مزایای دستگاه‌های نشان‌گذاری لیزری

دستگاه‌های مارکینگ لیزری مزایای متعددی را فراهم می‌کنند که دقت و دوام بالا به عنوان نقاط قوت اصلی آن برجسته می‌شوند. روش‌های سنتی مارکینگ نمی‌توانند جزئیات بسیار کوچک و ظریف مورد نیاز برای قطعات بسیار کوچک یا ترد را ایجاد کنند. یکی از مزایای برجسته مارک لیزری این است که این نشانه‌ها به طور مداوم باقی می‌مانند. آنها فرسوده نمی‌شوند، پس نمی‌روند یا زنگ نمی‌زنند، بنابراین هر چیزی که مارک شود در طول عمر کلیه قابل مشاهده باقی می‌ماند. برای بخش‌هایی مانند تولید صنعت هوانوردی و دستگاه‌های پزشکی، کیفیت مارک با دوام بسیار مهم است، چرا که محصولات باید از روز اول تا زمانی که از کار افتاده‌اند دارای نشانه‌های شناسایی واضح باشند.

سرعت واقعاً یکی از نقاط قوت اصلی ماشین‌های لیزری برای حکاکی محسوب می‌شود. این دستگاه‌ها در مقایسه با روش‌های مکانیکی سنتی بسیار سریع‌تر کار می‌کنند. برخی از مدل‌های پیشرفته می‌توانند در حدود ۱۰۰۰ عدد حکاکی را در عرض یک ساعت انجام دهند. دلیل این افزایش بهره‌وری این است که لیزرها در واقع سطحی را که مارک می‌کنند لمس نمی‌کنند و این امکان را به آن‌ها می‌دهد تا سریع حرکت کنند و در عین حال هر بار به دقیقاً همان نقطه مورد نظر برسند. برای شرکت‌هایی که خطوط تولید گسترده‌ای دارند، به‌ویژه در بخش‌هایی مانند تولید خودرو یا تولید صنعتی عمومی، این نوع دقت هم زمان و هم هزینه را در خط تولید کارخانه صرفه‌جویی می‌کند. زمانی که هزاران قطعه در روز نیاز به حکاکی دارند، حتی بهبودهای کوچک در سرعت می‌تواند تفاوت بزرگی در خروجی کلی ایجاد کند.

نشانه‌گذاری لیزری به عنوان یک گزینه سبز در مقایسه با روش‌های سنتی متمایز می‌شود. این فرآیند معمولاً از استفاده از جوهر، حلال‌ها یا مواد شیمیایی خشن که باعث ایجاد پسماند زیادی در کارخانه‌های تولیدی می‌شوند، اجتناب می‌کند. این امر به طور قابل توجهی باعث کاهش انتشارات و تولید کمتر زباله می‌شود که امروزه سازندگان به آن اهمیت زیادی می‌دهند و در مورد ردپای کربنی خود صحبت می‌کنند. از دیدگاه کسب و کار، گرایش به سمت سبز بودن فقط برای سیاره زمین مفید نیست. شرکت‌ها در طول زمان پول خود را ذخیره می‌کنند چرا که دیگر نیازی نیست مرتباً مواد مصرفی جایگزینی مانند علامت‌گذارهای خاص یا عوامل تمیزکننده خریداری کنند. وقتی کسب و کارها در تجهیزات نشانه‌گذاری لیزری سرمایه‌گذاری می‌کنند، می‌توانند برچسب‌گذاری دقیق محصولات خود را بدون compromise کیفیت داشته باشند. بسیاری از کارخانه‌ها قبلاً این تغییر را ایجاد کرده‌اند چرا که این روش عملکرد بهتری را در عملیات روزانه نیز فراهم می‌کند و علاوه بر این، مشتریان از دیدن محصولاتی که به شیوه پایدار نشانه‌گذاری شده‌اند، استقبال می‌کنند.

کاربردهای نشانه‌گذاری لیزری

در بخش خودرو، فناوری لیزر مارکینگ به یک ابزار ضروری برای شناسایی قطعات و پیگیری مسیر آن‌ها تبدیل شده است. تولیدکنندگان به این امر نیاز دارند زیرا مقررات همواره سخت‌گیرانه‌تر می‌شوند و تأمین‌کنندگان کنترل بهتری بر فرآیندهای خود می‌خواهند. وقتی هر قطعه‌ای دارای یک علامت منحصر به فرد باشد، مدیریت موجودی بسیار آسان‌تر می‌گردد. شرکت‌های خودرویی می‌توانند مسیر قطعات را از زمان ورود اولیه به کارخانه تا زمانی که خودروها به نمایشگاه‌های فروش می‌رسند دنبال کنند. برخی از کارخانه‌ها حتی گزارش داده‌اند که پس از اجرای این سیستم‌ها، خطاهای خود را تا ۵۰ درصد کاهش داده‌اند که این امر در مواقعی که نیاز به یادگیری مجدد (Recall) یا انجام بازرسی‌های کیفی در آینده است بسیار مهم می‌باشد.

صنعت الکترونیک در فناوری لیزر مارکینگ یک هم‌دست واقعی یافته است، به‌ویژه هنگامی که بخواهیم بارکدهای کوچک و برچسب‌های شناسایی مورد نیاز روی برد مدار و سایر قطعات را ایجاد کنیم. بدون این علامت‌گذاری، ردیابی قطعات در طول فرآیند تولید یک کابوس واقعی برای تیم‌های کنترل کیفیت خواهد بود. به عنوان مثال، گوشی‌های هوشمند به صدها قطعه کوچک با علامت‌گذاری دقیق نیاز دارند که هر کدام قابل ردیابی از نقطه اصلی خود باشند. و این موضوع هر روز پیچیده‌تر می‌شود، چون دستگاه‌ها هرچه کوچک‌تر می‌شوند در حالی که ویژگی‌های بیشتری را در خود جای می‌دهند. دقتی که تنها لیزرها می‌توانند فراهم کنند در اینجا اهمیت زیادی دارد، چون حتی یک عدم ترازی میکروسکوپی می‌تواند منجر به بی‌کارآیی کلیه قطعات در زمان مونتاژ شود.

در مورد ساخت جواهرات، امروزه تمایل زیادی به کارهای بسیار دقیق و دست‌ساز وجود دارد. به همین دلیل است که بسیاری از طلاسازان امروزی به جای روش‌های سنتی از فناوری لیزر استفاده می‌کنند. جوشکارهای لیزری به یک ابزار ضروری برای ایجاد جزئیات پیچیده و حکاکی پیام‌ها یا نمادها روی سطوح فلزی ظریف بدون آسیب‌رسانی به آنها تبدیل شده‌اند. مشتریان می‌خواهند چیزی داشته باشند که از محصولات انبوه‌سازی شده متمایز شود، در حالی که تولیدکنندگان همچنان باید کیفیت یکسانی در تمام قطعات داشته باشند. و درست است، هیچ‌کس نمی‌خواهد پس از پرداخت وجه زیادی برای یک انگشتر ازدواج یا گردنبند شکسته شده باشد. کاربرد این سیستم‌های لیزری تنها محدود به جواهرسازی نیست. آنها را می‌توان برای هر چیزی از دستگاه‌های پزشکی تا قطعات خودرو نیز به‌کار گرفت، چیزی که توضیح می‌دهد چرا این فناوری در کارگاه‌های بیشتری در سراسر کشور دیده می‌شود.

مقایسه تکنیک‌های نشانه‌گذاری لیزری

در نگاهی به برش لیزری در مقایسه با علامت‌گذاری لیزری، آنچه واقعاً آنها را از هم متمایز می‌کند، عمق نفوذ و رویکرد کلی آنهاست. در برش لیزری، صحبت از چیزی بسیار عمیق‌تر است که ماده از روی سطح برداشته می‌شود تا طرح‌های فرو رفته ایجاد شوند. این روش به خوبی برای چیزهایی که باید در شرایط سخت دوام بیاورند، مناسب است؛ به عنوان مثال قطعاتی که در ماشین‌آلات سنگین یا تجهیزاتی که در معرض محیط‌های سخت قرار دارند. علامت‌گذاری لیزری روش متفاوتی دارد. به جای اینکه در ماده حک کند، ظاهر سطح را تغییر می‌دهد و بیشتر مواد اصلی را سالم نگه می‌دارد. این روش زمانی کاربرد دارد که متن‌های واضح یا جزئیات ظریف اهمیت بیشتری داشته باشند، مثل حروف کوچکی که روی برد مدار یا قطعات الکترونیکی دیده می‌شوند. برای تولیدکنندگانی که بین این گزینه‌ها تصمیم می‌گیرند، دانستن این تفاوت‌های اساسی بسیار مهم است، چرا که انتخاب روش مناسب می‌تواند به عملکرد بهتر محصول در آینده منجر شود.

انتخاب بین دستگاه‌های فایبر و لیزر CO2 واقعاً به نوع ماده‌ای که نیاز به علامت‌گذاری دارد، مدت زمانی که علامت‌ها باید دوام داشته باشند و سرعت تولید بستگی دارد. لیزر فایبر در مورد فلزات بسیار خوب عمل می‌کند، چون به سرعت علامت می‌گذارد و نیاز به نگهداری چندانی ندارد و همین دلیل باعث شده بیشتر کارگاه‌ها آن را برای قطعات فولادی یا اجزای آلومینیومی ترجیح دهند. از سوی دیگر، لیزر CO2 معمولاً برای موادی مثل چوب، پلاستیک یا چرم انتخاب می‌شود، چون می‌تواند مواد ضخیم‌تر را بهتر پردازش کند و الگوهای جزئیات‌داری تولید کند که در جعبه‌های بسته‌بندی یا وسایل تزئینی بسیار خوب به نظر می‌رسند. نتیجه نهایی برای کسی که قصد انتخاب سیستم مناسب را دارد این است: اول از همه به این موضوع نگاه کنید که دقیقاً چه چیزی باید علامت‌گذاری شود. آیا باید در برابر شرایط سخت دوام بیاورد؟ آیا هزاران عدد محصول در روز باید از آن عبور کند؟ این سوالات در زمانی که تولیدکنندگان می‌خواهند عملیات خود را به‌خوبی در بخش‌های مختلفی از جمله خودرویی تا کالاهای مصرفی مدیریت کنند، اهمیت زیادی دارند.

روند آینده فناوری نشان‌گذاری لیزری

فناوری لیزر مارکینگ همواره در حال بهتر شدن است، به ویژه از نظر دقت بیشتر و فضای کمتری که اشغال می کند، در عین حال که همچنان به خوبی با سیستم های خودکار کار می کند. کارخانه های تولیدی و شرکت های بسته بندی امروزه به سرعت در حال تغییر هستند، بنابراین به راه حل های مارکینگ نیاز دارند که بتوانند به سرعت و با دقت کار کنند، بدون اینکه موجب بروز مشکل شوند. ما شاهد ظهور نوآوری های جدیدی هستیم که موجب می شود دستگاه های لیزر انگریو کوچکتر شوند، در حالی که همچنان کارایی خود را حفظ کنند. مفهوم صنعت 4.0 نیز در این حوزه به خوبی گسترش یافته است. اکنون بیشتر سیستم های لیزری جدید دارای قابلیت های اینترنت اشیا (IoT) هستند که به اپراتورها امکان می دهند فرآیندها را به صورت زنده نظارت کنند و داده های مربوطه را در طول فرآیند مارکینگ جمع آوری کنند. این امر موجب می شود همه چیز بدون وقفه و سریعتر از گذشته پیش برود. نکته جالب توجه این است که چگونه این پیشرفت های فناوری همزمان با نیازهای سختگیرانه خطوط تولید مدرن و فشارهای فزاینده به سمت کارخانه های سبز و هوشمند در بسیاری از بخش ها پاسخگو است.