Lasergraveren: proces, soorten, materialen en toepassingen

“Met lasergraveer je logo’s, onderdeelnummers of patronen op verschillende materialen, terwijl de esthetische aantrekkingskracht behouden blijft.”

Graveren is de beste methode om borden, logo's, teksten, patronen en letters op de werkoppervlakken te maken. Verschillende graveermethoden worden gebruikt in de productie, mechanisch graveren, etsen, lasergravure, etc. De lasergraveermethode is vooral populair voor metalen werkstukken in verschillende toepassingen. Een laserstraal raakt het werkstuk en verdampt het materiaal selectief om het oppervlak te graveren. Ondertussen biedt het gebruik van CNC-lasers een hoger niveau van nauwkeurigheid en precisie. 

Begrip van het graveerconcept, technieken, typen en andere aspecten helpt om betere beslissingen te nemen en optimale resultaten te behalen. Dit artikel bespreekt het werkingsmechanisme, compatibele materialen, toepassingen, etc.

Wat is lasergraveren?

Het is het proces van het creëren van diepe permanente markeringen op het materiaaloppervlak door contactloos (geen afschuiving) materiaal verwijderen. De lasergravering gebruikt CO₂- of fiberlaserbronnen die nauwkeurig langs een bepaald pad of patroon bewegen en het materiaal op een bepaalde diepte smelten en verdampen. Het type laserbron is afhankelijk van het materiaaltype, CO₂ is geschikt voor metaal graveren en vezels voor niet-metalen werkstukken.

De geschiedenis van graveren wordt voorspeld 500,000 jaar terug te gaan, aan het begin van het stenen tijdperk. Men gelooft dat mensen toen al borden graveerden met stenen. Later werd het een van de belangrijkste technologieën van de beschaving met het begin van het Metaaltijdperk. Tot het begin van 1900 was mechanisch graveren overal populair, van munten (valuta) tot industriële artikelen.

In 1950 werd lasergraveren voor het eerst gebruikt in de vliegtuigbouw, na de lasertechnologie-thesis van Albert Einstein die eind jaren 1910 werd gepresenteerd. De eerste commerciële machine werd echter pas na de jaren 1960 op de markt gebracht. Daarna evolueert deze technologie voortdurend in zijn mogelijkheden. 

Momenteel kunt u de permanente branding logo's, borden, patronen, ontworpen tekst en letters, ambacht en kenmerken zien in verschillende metalen en niet-metalen producten, het graveren van chassisnummers in voertuigen tot ontwerpen in sieraden. Deze worden gegraveerd met laser voor precisie, nauwkeurigheid en duurzaamheid.

Hoe werkt lasergraveren?

Zoals we hierboven kort aangaven over hoe lasergraveren werkt, heeft een laserstraal impact op het werkstuk en smelt intense hitte de materialen om de graveerkenmerken te vormen. De opzet en het gedetailleerde proces zijn echter veel uitgebreider dan het klinkt. 

Werking van lasergraveren 

Een CNC laser graveer opstelling omvat twee of meer spiegels (meestal drie) dan een focus lengte om de straal te concentreren voordat deze uit de laserkop komt. Dus, de straal van de laserbron met laag vermogen gaat naar binnen om de lens te focussen na reflectie door meerdere spiegels. Het CNC programma dicteert de beweging en het slaan van laserstralen en levert een hoge mate van precisie, zo laag als 0.004 inch. 

Het systeem werkt langs de X-, Y- en Z-assen en zorgt voor nauwkeurige en gedetailleerde graveerresultaten door de beweging van de laserkop en de positionering van het werkstuk te regelen. Ondertussen bepalen het vermogen van de laserbron, de snelheid, de brandpuntsafstand en het aantal keren dat de laserstraal passeert de graveerdiepte. U kunt deze variabelen in de machine instellen. Bovendien wordt er tijdens het graveren perslucht toegepast om vuil te verwijderen en lensverontreiniging te voorkomen. 

Om beter te illustreren hoe lasergraveren werkt, bekijken we de stappen van het graveerproces; 

Stappen van het lasergraveerproces 

Het proces omvat het graveren van het CAD-ontwerp door dat om te zetten in machineleesbare instructies, vectorbestanden genaamd. De volgende stappen gaan dieper in op hoe u materiaal kunt graveren met een laser;

• Het ontwerpen van

De eerste stap is het ontwerpen van graveerfuncties in computersoftware zoals AutoCAD, Linkspace, LigthBurn, enz. Het ontwerp moet de vorm, grootte, diepte, toleranties en andere technische informatie illustreren. 

• Ontwerp naar instructies 

Vervolgens zet de lasergraveermachine dit ontwerp om in instructies voor de beweging van de laserkop, raster- of vectorbestanden genoemd. Deze instructies omvatten laserpad, straalherhaling, snelheid, etc. 

• Materiële voorbereiding 

Het werkstuk moet grondig worden gereinigd zonder vuil, verontreinigingen of bramen. Vervolgens moet u ook rekening houden met de materiaalmogelijkheden van beschikbare machines. Sommige lasers kunnen alleen met specifieke materialen werken. 

• Machine instellen 

De opstelling voor het lasergraveerproces omvat doorgaans werkklappen, laserconfiguratie en uitlijning. Graveervariabelen zoals snelheid, bronvermogen, frequentie en brandpuntsafstand moeten worden geoptimaliseerd op basis van uw vereisten. U kunt de test ook uitvoeren op afvalwerkstukken voordat u met het daadwerkelijke proces begint. 

• Gravure 

Nu beweegt de laserkop in het vooraf bepaalde pad met meerdere passages volgens de instructies van de machine. Deze automatisering vermindert de downtime, verbetert de precisie en maakt het proces kosteneffectiever.

Zijn lasergraveren en lasermarkeren hetzelfde proces?

Lasergraveren vs. etsen vs. markeren 

Hoewel beide processen vergelijkbare laserbronnen en -opstellingen gebruiken, omvat het lasermarkeren niet het verwijderen van materiaal en het creëren van patronen of vormen op het oppervlak met de holtes. In plaats daarvan verkleurt de laser het oppervlak permanent in een ontworpen patroon in het lasermarkeerproces. Elk materiaal heeft een uniek laserabsorptiespectrum, dat zichzelf verandert in verschillende kleuren na interactie met de laser. Het kleurenspectrum kan verschillende reacties vertonen, afhankelijk van de laserbron, het nominale vermogen en de golflengtes. U kunt ook lasergravure logo, QR-codes en bewegwijzering. 

U kunt lasergraveren dus beschouwen als een van de lasermarkeringstypen in termen van toepassingen, maar in essentie zijn ze niet hetzelfde proces.

Lasergraveermaterialen

Veelvoorkomende lasergraveermaterialen 

Een laser kan metaal, plastic, leer, composieten, hout en stof graveren. Het type laser en de verwerkingsvariabelen zijn echter verschillend voor hen. Dit komt omdat verschillende lasergraveermaterialen op unieke wijze reageren met laserstralen. Zo vertonen de lage smeltpunten van kunststoffen doorgaans meer thermische effecten dan metalen.

Metaal wordt gegraveerd met fiberlaserbronnen voor betere resultaten, terwijl CO₂ populair is voor hout. Ondertussen kunnen kunststoffen worden gegraveerd met zowel CO₂ als fiber. In tegenstelling tot conventionele technieken kan het zelfs harde materialen met elk complexiteitsniveau graveren. 

Metalen

Vrijwel alle metalen en legeringen zijn compatibel met het lasergraveerproces en zijn het meest gebruikte materiaal voor graveren. Met het juiste laservermogen kunnen ze effectief worden verwerkt, van zacht aluminium tot gehard staal. 

• Roestvast staal
• Aluminium
• Messing
• Koper
• Titanium
• Gold
• Zilver
• geanodiseerd aluminium
• Nikkel
• Chroom, enz. 

Kunststoffen

Thermoharders en thermoplasten kunnen beide met een laser worden gegraveerd. Bovendien is acryllasergraveren het populairst vanwege de sterkte, slagvastheid en duurzaamheid, van bewegwijzering tot displayborden. Vervolgens zijn dikkere kunststoffen een grotere uitdaging dan lasergraveren van metaal omdat het omringende plastic materiaal warmte ophoopt en de nauwkeurigheid wordt beïnvloed. 

• Acryl
• ABS (Acrylonitril Butadieen Styreen)
• polycarbonaat
• Polyethyleen (PE)
• Nylon
• Delrin (Acetal), enz. 

Hout

Verschillende kunst, ambachten, patronen, decoratieve items en zelfs sieraden worden gemaakt met houtlasergravering. Het lage vermogen (meestal <100) kan het houtoppervlak nauwkeurig op de gewenste diepte verbranden en eroderen. Ondertussen zijn walnoot en esdoorn twee zeer geschikte houtsoorten voor dit proces. 

Andere lasergraveermaterialen

Naast hout, metaal, legeringen en kunststoffen zijn er nog andere materialen die geschikt zijn voor lasergraveren;

• Koolstofvezel, glas, kevlar versterkt polymeer
• Siliconenrubber
• Echt, synthetisch en suède leer 
• cardstock

Welke soorten lasergravering zijn er?

De classificatie kan worden gedaan met twee bases; lasermedium en specifieke toepassing. Laten we verschillende soorten lasergraveren bespreken onder deze twee classificaties;

Gebaseerd op de laserbron

Het betekent wat de lichtbron is voor de laser; vaak ook beschouwd als de soorten graveermachinesFabrikanten definiëren graveermachines ook aan de hand van het type laserbron dat in de machine wordt gebruikt.

CO₂ Lasergraveren

Het gebruikt CO₂ als lasermedium en een infraroodstraal komt uit dit gas met een golflengte van 10.6 micrometer. Een CO₂-laser werkt met niet-metalen lasergraveermaterialen zoals acryl, hout, rubber en glas, leer, etc.

Vezellasergravering 

Een speciale glasvezelkabel die is gedoteerd met zeldzame aardelementen zoals erbium of ytterbium wordt gebruikt in fiberlasers als het actieve medium. Het is zeer efficiënt, compact en ideaal voor precisiemetaalgraveren. Het biedt graveren met hoge snelheid en is compatibel met harde legeringen. Maar het heeft minimale toepassingen in niet-metalen graveren. De fiberlasers kunnen duur zijn en vereisen een open of geventileerde werkruimte om het risico op dampen of gassen te elimineren.

Diode laser 

Zoals de naam al doet vermoeden, worden er halfgeleiderdiodes gebruikt als lasermedium. Wanneer elektriciteit door de diode gaat, zendt deze laserlicht uit dat verder wordt geconcentreerd in een focale lens voordat het op het werkstukoppervlak terechtkomt.

De diodelasers zijn geschikt voor graveren van kleine afmetingen en de graveermachines zijn ook verkrijgbaar in de vorm van desktop- of draagbare machines. Het produceert een glad gegraveerd oppervlak dat vergelijkbaar is met fiberlasers. Diodelasers hebben echter een beperkte capaciteit voor groot en diep graveren.

Daarnaast worden UV- en ND:YAG-LASERS ook gebruikt voor graveerwerkzaamheden. 

Gebaseerd op lasergraveerfuncties

Reliëf, diep, afbeelding of andere op kenmerken gebaseerde classificatie voor typen lasergravering. De onderstaande tabel geeft een korte beschrijving van de kenmerken van die typen; 

Wat zijn de voordelen van lasergraveren?

Graveren met laser houdt geen fysiek contact in tussen het gereedschap en het materiaal, hoewel thermische effecten groter kunnen zijn. Het elimineert het risico op schuifvervorming en onnauwkeurigheid door gereedschapsslijtage. Andere belangrijke voordelen zijn:

• Zeer nauwkeurige en precieze gegraveerde kenmerken

Welke technieken of methoden we hierboven ook beschreven, het lasergraveerproces biedt hogere precisie en nauwkeurigheid. De geavanceerde CNC en geautomatiseerde lasergraveerders bereiken een nauwe tolerantie vergeleken met conventionele graveer- of lasertechnieken.

• graveren Speed

De hoge lasergraveersnelheid verhoogt de productie-efficiëntie en verlaagt de productiekosten per eenheid. Het is ook gunstig voor industrieën of bedrijven die een snelle doorlooptijd nodig hebben. 

• Compatibel met diverse materialen

Het graveert metalen, hout, kunststoffen, composieten, glas, rubber, leer en textiel met de juiste lasermachine en nauwkeurige vermogensregeling. 

• Simpele bewerkingen

Vergeleken met mechanische graveertechnieken en andere laserbewerkingstechnieken is het een eenvoudiger proces. De laserkop volgt het pad en graveert de gewenste ontwerpen. 

• Schone smalle patronen 

De laser produceert een braamvrij, schoon gegraveerd oppervlak, zelfs op harde materialen en smalle ontwerpen. 

• Duurzaam

De lasergegraveerde componenten gaan meerdere jaren mee en de gravering vervaagt niet na verloop van tijd. Het is dus een betrouwbare oplossing. 

Wat zijn de toepassingen van lasergraveren?

Toepassingen van lasergraveren 

Trofeeën, bewegwijzering, barcodes, bedrijfsmerken, identificatienummers, montage-instructies en vele andere graveringen worden met lasers gedaan. Het heeft dus diverse industriële toepassingen.  

Trofeeën graveren

In zowel metalen als niet-metalen trofeeën graveert laser aantrekkelijke symbolen, logo's, letters en andere informatie in houten, glazen of metalen trofeeën. U kunt het gebruiken voor eenvoudige tot zeer ingewikkelde en aangepaste trofeeën, onderscheidingen en medailles. 

Merklogo's en symbolen 

De braamvrije, precieze gravure van laser heeft het populair gemaakt in verschillende industriële artikelen om merksymbolen, markeringen en symbolen te creëren. De toepassing varieert van logo's van voertuigmerken tot leren kleding. 

• Graveren van merknamen, symbolen en logo's van voertuigen
• Logo's van elektronicamerken, laptops, tablets, smartphones, elektrische behuizingen, etc. 
• Logo's van luxe sieradenmerken 
• Verpakkingen en promotieartikelen 

QR en barcodes

De permanente barcode en QR op acryl, glas en metalen voor diverse doeleinden, of het nu gaat om een ​​QR voor kleine bedrijven of informatiebarcodes in industriële componenten. De reden waarom een ​​laser ideaal is voor het graveren van deze codes is dat het het patroon nauwkeurig kan repliceren en langer meegaat zonder te vervagen.

Medisch hulpmiddel en componenten

Medische apparaten en componenten hebben duidelijke identificatienummers of letters nodig voor hun veilige en effectieve werking. Laser kan deze zelfs in kleine componenten graveren met minimale proceseffecten, zoals vervorming. 

Matrijzen en mallen

Lasergraveertoepassingen spelen ook een essentiële rol bij het creëren van complexe kenmerken zoals kleine holtes, groeven of andere kenmerken. Laser kan ook kenmerken op mallen of matrijzen maken als het uiteindelijke onderdeel reliëfsymbolen, letters of cijfers nodig heeft.

Lees verder: Wat is lasermarkeren op kunststof extrusie? 

Heeft u op maat gemaakte lasergegraveerde onderdelen nodig?

Bij ProleanTech leveren wij de lasergraveerservice combineren geavanceerde lasergraveermachines (CO₂, fiber, diode, etc.), de ervaring van onze engineers en een diepgaand begrip van de vereisten van klanten. We kunnen op maat gegraveerde ontwerpen op 200+ ontworpen materialen aanpassen. Dus als u nauwkeurige logo's, bewegwijzering, QR-codes, cijfers en letters, creatieve kunst, sieraden of een van uw aangepaste ontwerpen nodig hebt, upload dan uw ontwerp en vraag een offerte aan! 

Conclusie

Kortom, lasergravure is een essentiële technologie in verschillende industriële, kunst-, reclame- en sieradentoepassingen. De materiaaldiversiteit, nauwkeurige controle, nauwkeurigheid en mogelijkheden om complexe ontwerpen te repliceren, zijn de belangrijkste redenen waarom het optimale resultaten kan opleveren voor uw gegraveerde onderdelen of producten. Dus, ongeacht het materiaal of product, u kunt laser gebruiken voor permanente, aangepaste en aantrekkelijke graveringen. 

Veelgestelde vragen

Kan ik elk type lasergraveermachine gebruiken voor mijn project?

Uw keuze voor het type lasergraveermachine hangt af van het materiaal van het werkstuk. CO₂-laser is geschikt voor niet-metalen graveringen en fiberlasers zijn ideaal voor metalen graveringen. Ondertussen voeren diodelasers kleine graveertaken efficiënt uit. 

Hoe stel ik de graveerlaserkop af?

De brandpuntsafstand tussen de laserlens en het werkstukoppervlak bepaalt de positionering van de laserkop. Gebruik daarom een ​​focustool of volg de richtlijnen van de fabrikant om de laserkop nauwkeurig te positioneren. 

Welke materialen kunnen met de laserstraal gegraveerd worden?

Lasers kunnen metaal, legeringen, composieten, thermoplasten, thermoharders, rubber, textiel en leer graveren, dankzij hun absorberende eigenschappen.

Waarom laser gebruiken voor het graveren van borden, logo's en QR-codes?

Het is een contactloos materiaalverwijderingsproces waarbij permanente borden, logo's en QR-codes met een hoge resolutie op diverse materialen worden aangebracht.