×
Huvimisuodattimet toimivat kuin alun este, joka estää ilmassa leijuvia aineita vaikuttamasta lasermerkintäkoneiden tarkkuuteen. Pienet hiukkaset, jotka ovat noin 0,3 mikronin kokoisia, kuten metallioksidit ja muovin jäännöksiä, tulevat usein kertymään tärkeille osille, kuten linssit ja galvanometri-komponentit. Tämä kerääntyminen aiheuttaa ongelmia, kuten pilkkiä linssien pinnalle ja huonosti keskittyneitä säteitä. Viime vuonna julkaistun tutkimuksen mukaan yritykset, jotka asensivat HEPA-luokan suodattimet, huomasivat noin 62 prosentin laskun tarpeessa vaihtaa optisia osia verrattuna paikkoihin, joissa ei ollut lainkaan suodatusta. On olemassa myös toinen ongelma. Kun materiaalit höyrystyvät käytön aikana, nämä jäännökset päätyvät laitteen liikkuvien osien sisään. Tämä aiheuttaa lisähankautta laakerointiin, joka voi nousta jopa 27 prosenttia vuonna 2022 tehdyssä Ponemon Instituten tutkimuksessa havaitun mukaisesti. Kasvanut hankaus johtaa nopeampaan kulumiseen laitteessa ja lopulta siihen, että laitteiden käyttöikä lyhenee.
| Epäpuhtausluokka | Lähtömateriaali | Käyttövaikutus |
|---|---|---|
| Metalliset nanohiukkaset | Alumiini, roosteton teräs | Peilien heijastavuuden menetykset (≥15 % 500 tunnin jälkeen) |
| Polymeerisavut | ABS, polycarbonate | Takkuuslinssien talletukset (– merkintänopeus 22 %) |
| Keramiikkapöly | Anodoidut pinnoitteet | Kulutusruiskukomponenteissa |
Nämä saasteet heikentävät merkintätarkkuutta ja pakottavat operaattorit lisäämään laserin tehoa kompensoimaan säteen vaimentumista, mikä lisää energiankulutusta ja kulutustarvikkeiden kustannuksia.
Viimeisten vuoden 2023 teollisuustietojen mukaan laitokset, jotka siirtyvät monivaiheisiin suodatusjärjestelmiin, pääsevät noin 40 prosenttia pidemmälle ilman näitä ärsyttäviä huoltotarkastuksia. Otetaan esimerkiksi yhden tehtaan kokemus yhdeksän kuukauden testijaksolta, jolloin käytettiin hybridisuodattimina HEPA- ja aktiivihiilisuodattimia. Nämä suodattimet onnistuivat edelleen keräämään hiukkasia lähes 99,97 % tehokkuudella yli 1 200 tuntia peräkkäin, joten tuotannon ei tarvinnut pysähtyä sädeongelmien vuoksi. Kun tehtaat alkavat käyttää älykkäitä suodatinseurantajärjestelmiä IoT-teknologian kautta, tapahtuu jotain mielenkiintoista. Ne todella vähentävät odottamattomia pysäyksiä noin 31 prosenttia. Miten? Järjestelmä varoittaa käyttäjiä, kun suodattimet lähestyvät kyllästymispistettä, mikä antaa aikaa niiden vaihtamiseen ennen kuin mikään täysin rikkoutuu.
Korkean tehokkuuden ilmanpuhdistussuodattimet (HEPA) ja aktiivihiilisuodattimet täydentävät toisiaan lasermerkinnöissä syntyvien höyryjen hallinnassa. HEPA-suodattimet keräävät 99,97 %:a hiukkasista, joiden koko on ≥0,3 mikronia (EPA 2024), mikä tekee niistä ihanteellisia metalli- ja keraamisovelluksiin. Aktiivihiilisuodattimet erikoistuvat orgaanisten höyryjen ja hajujen adsorptioon, jotka syntyvät muovien tai polymeerien käsittelyn yhteydessä.
| Suodattimen tyyppi | Paras valinta | Tehokkuus | Korjauskykel |
|---|---|---|---|
| HEPA | Hiukkasten kanssa tapahtuvat toiminnot | 99,97 % @ 0,3 μm | 6–9 kuukautta |
| Aktivoituhiili | HVV- ja kemiallisten höyryjen poisto | 95 % orgaanisista yhdisteistä | 4–6 kuukauden |
Peräkkäinen HEPA- ja aktiivihiilisuodatus tuo mitattavia suorituskykyetuja:
12 kuukauden tutkimus 37 lasermerkkauskoneesta paljasti, että hybridisuodatusjärjestelmät:
Nykyiset savusuodattimet on varustettu kuormaantumisantureilla, jotka seuraavat sisään kertyvän pölyn määrää tarkastelemalla paine-eroja ja ilmavirtausta. Näiden tietojen avulla huoltotyöntekijät voivat vaihtaa suodattimet, kun ne ovat noin 85–90 prosenttia täysiä, eikä tarvita mielivaltaisia aikatauluja. Vuoden 2023 kansainvälisen valmistusteknologian yhdistyksen tekemän tutkimuksen mukaan tämä lähestymistapa vähentää ennenaikaisia suodatinvaihtoja noin kolmanneksella. Kun nämä älykkäät järjestelmät havaitsevat, että rajat on saavutettu, ne lähettävät varoituksia tehtaan henkilökunnalle, jotta suodattimien vaihdot voidaan suunnitella huoltokatkosten aikoihin eikä tarvitse keskeyttää toimintaa hätähuoltoa varten.
Verkkoon liitetyt lasermerkintäjärjestelmät alkavat sisällyttää älykkäitä suodattimia, jotka lähettävät suoraa suorituskykyä koskevia päivityksiä keskeisille valvontanäytöille. Tällä järjestelyllä tuotantopäälliköt voivat seurata, kuinka hyvin suodattimet toimivat eri koneissa rinnakkain, ja havaita ne, jotka eivät toimi oikein ennen kuin ne alkavat vaikuttaa merkintöjen laatuun. Viime vuoden 2024 tutkimuksia katsottaessa yritykset huomasivat ongelmatilanteisiin liittyvän ajan vähentyneen lähes 30 %, samalla säästäen noin 18 % sähkönlaskuista paremman ilmanvaihdon hallinnan ansiosta.
Tehtaat ympäri maailman ovat alkamassa testata tekoälyjärjestelmiä, jotka tarkastelevat suodinten toimintaa ajan kuluessa sekä tekijöitä kuten minkä materiaalien kautta niiden läpi käsitellään ja niiden laserien tehotasot. Yritykset, jotka ryhtyivät toimiin aikaisin, huomasivat yllättävien katkokkien määrän väheneneen noin puoleen aiemman kanssa vertaileuna, koska nämä älykkäät järjestelmät tilaavat uusia suotimia kolme päivää ennen kuin ongelmat ovat odotettavissa tapahtuvan. Mielenkiintoista on, miten tämä sijoittuu suurempaan kuvioon teollisuuden reuna laskennassa (edge computing) suodinten osalta. Kun käsittely tapahtuu laitteen itsessä eikä kaikkia tietoja lähetetä pilveen, ennusteet osuvat noin 94 prosentin tarkkuudella suurimman osan ajasta. Jotkin uudet mallit pystyvät jopa säätämään suodin asetuksia koneiden käynnin aikana, mikä alustavien testien mukaan vähensi vaarallisia hiukkasia noin 40 prosenttia laserin valmistusjärjestelmissä, joissa tekoälyä on tähän mennessä integroitu.
Epäpuhtaudet, kuten metalliset nanopartikkelit, polymeerihöyryt ja keraaminen pöly, voivat heikentää lasermerkinnän tarkkuutta ja tehokkuutta.
HEPA-suodattimet keräävät 99,97 % pölyisistä aineista, kuten metalli- ja keraamiset partikkelit, kun taas aktiivihiilisuodattimet sitovat orgaanisia höyryjä muovinkäsittelyn aikana.
Monivaihesuodatus vähentää suodattimen tukkeutumista, pidentää suodattimen käyttöikää ja mahdollistaa pidemmät käyttöajat suodattimen vaihdosten välillä.
Älykkäät savusuodattimet käyttävät sensoreita seuraamaan pölyn kertymistä, mikä mahdollistaa suodattimien vaihdon ajoissa ennen kyllästymistä, vähentäen konetukisaatiloja.
