Кіріспе

Лазерлік өрнектеу – лазерлерді қолданып объектіге өрнек салу практикасы. Лазерлік таңбалау, екінші жағынан, объектіде із қалдыру әдістерінің кеңірек санаты болып табылады, және кейбір жағдайларда химиялық/молекулалық өзгеріске байланысты түстің өзгеруі, көмірлену, көпіру, балқыту, абляция және тағы да басқаларын қамтиды. Бұл техникада бояу қолданылмайды, сондай-ақ өрнек салынған бетке тиіп, тозатын құралдар да қолданылмайды. Осының арқасында, бояуды немесе өрнек салмалы бастарды үнемі ауыстыру қажет болатын басқа өрнек салу немесе таңбалау технологияларына қарағанда артықшылыққа ие. Лазерлік таңбалаудың әсері, әсіресе арнайы "лазерге төзімді" материалдар мен кейбір бояулар үшін айқын байқалады. Оларға лазерге сезімтал полимерлер және жаңа металл қорытпалары жатады. Лазерлік таңбалау термині баспа, ыстық таңбалау және лазерлік дәнекерлеу сияқты беттік өңдеу әдістерінің кең спектрін қамтитын жалпы термин ретінде де қолданылады. Лазерлік өрнектеу және лазерлік таңбалау машиналары бірдей болғандықтан, бұл екі термин кейде осы сала туралы білімі немесе тәжірибесі жоқ адамдар тарапынан шатастырылып жатады.

Лазерлік гравировка механизмдері

Лазерлік гравюра – бұл материалдың микроскопиялық қабаттарын таңдап алып тастау процесі, осы арқылы өңделген бетке көрінетін белгілер жасалады. Материалдарға байланысты лазерлік материалдардың өзара әрекеттесуі әртүрлі болуы мүмкін. Қатты беттерде әсер ету механизмі негізінен абляция болып табылады, онда лазер сәулесі микроскопиялық бөлшектерді негізден (субстраттан) бөліп алады. Гравюра 100 мкм және одан да тереңдікке жете алады, ал лазерлік таңбалау көбінесе беткейірек болады. Белгінің сапасы үшін лазерді дұрыс таңдау маңызды. Таза белгі жасау үшін жоғары сапалы лазерлік импульстардың қысқа сериясы тиімді, себебі олар үлгінің айтарлықтай қызуына және еруіне себеп болмай, көп мөлшерде энергияны жеткізе алады. Мысалы, фемтосекундтық лазерлерді пайдалану дәлдікті арттырады, өйткені бұл лазерлер өте қысқа импульстарды шығарады, олар елеулі қыздырусыз жоғары ажыратымды белгілер жасап, материалдың деформациясын немесе өзгеруін болдырмайды. Бұл технология әсіресе металл, пластик және сезімтал электроника сияқты жылу әсерін барынша азайту қажетті материалдар үшін бағалы.

Лазерлік гравировка машиналары

Лазерлік гравировка машинасы үш негізгі бөліктен тұрады: лазер, контроллер және бет. Көптеген металдардың CO2 лазерлерінің бұл толқын ұзындығында жоғары шағылыстыру қабілеті болғандықтан, олар тиімсіз. Yb:Fiber лазерлері, Nd:YVO, шамамен 1000 нм толқын ұзындығындағы жарық шығарады, ал Nd:YAG лазерлері 1,064 нм толқын ұзындығында немесе оның 532 және 355 нм гармоникаларында жарық шығарады, бұл жарық көптеген металдармен оңай сіңіріледі. Сондықтан олар металдарды лазерлік гравировкалауға жақсырақ жарайды.

Қапталған металдар

Металдың нүктелік булануына қарсы жұмыс істейтін сол жылу өткізгіштігі, егер мақсат металдан басқа жабындыны булау болса, тиімді. Лазерлік гравировкаға арналған металл пластиналары, "күйдіріліп кетуі" үшін жасалған эмаль бояуымен жабылған, мұқият жылтыратылған металдан жасалады. 10-30 ватт деңгейінде эмаль өте таза жойылатындықтан, тамаша гравюралар жасалады. Лазерлік гравюраның көп бөлігі, қара немесе қоңыр эмальдалған фонға жазылған, мыс немесе күміс жалатылған болат әріптері түрінде сатылады. Қазір әртүрлі жабындар қолжетімді, соның ішінде эмальға экранмен басылған мәрмәр әсерлері де бар. Анодталған алюминийді лазерлік машиналармен гравюралау немесе кесу жиі қолданылады. 40 Вт-тан төмен қуатпен бұл металлға таза, әсерлі егжей-тегжейлі гравюра жасау оңай. Лазер түсті ақ немесе күміс алюминий негізін ашық көрсетеді. Лазерлік гравюра қара анодталған алюминийде ең жақсы контрастты қамтамасыз етеді, әлдебір түсте болса да. Көптеген материалдардан айырмашылығы, анодталған алюминий гравюраланғанда түтін немесе қалдық қалдырмайды. Лазерлік гравюраға арналған металдарды пайдалану үшін арнайы спрейлік жабындар қолжетімді, бұл спрейлер лазерлік сәулеге көрінетін жабындыны жасайды, ол лазер өткен жерде негізге жабысады. Әдетте, бұл спрейлерді басқа оптикалық көрінбейтін немесе шыны сияқты шағылыстыратын заттарды гравюралау үшін де қолдануға болады және олар әртүрлі түстерде ұсынылады. Спрейлік жабындардан басқа, кейбір лазерлік таңбалауға жарамды металдар бейнелеу үшін алдын ала жабылған күйде келеді. Мұндай өнімдер металдың бетін басқа түске (көбінесе қара, қоңыр немесе сұр) өзгертеді.

Тас және шыны

Тас пен шыны оңай буланып немесе ерімейді. Сондықтан, бұл оларды әдетте гравировканың басқа тәсілдеріне, ең әсіресе құмшашуға немесе алмаз бен суды қолданып кесуге қолайлы кандидаттер етеді. Дегенмен, лазер шыны немесе тасқа тигенде, ол жарылады. Беткі қабаттағы тесіктер табиғи ұсақ бөлшектер мен кристаллды "тіректерді" ашады, олар өте жылдам қызғанда беттен микроскопиялық өлшемдегі "ұсқынды" бөліп алады, себебі қызған бөлік айналасына қарағанда кеңейеді. Шыныға гравюра жасағанда үлкен "толтыру" аймақтарын жасаудан аулақ болу керек, өйткені үлкен аумақтағы нәтижелер біркелкі болмайды; шынының абляциясы визуалды тұрақтылық үшін сенімді емес, бұл жағдайлар мен қажетті эффектке байланысты кемшілік немесе артықшылық болуы мүмкін. 2021 жылдан бастап, ультракөк лазер технологиясындағы соңғы жетістіктер қазір 10 Вт (немесе одан да көп) ультракөк лазерлік энергияны қамтамасыз етеді және бұрынғы, төмен қуатты ультракөк лазерлік таңбалау жүйелерімен (мысалы, 3 Вт) немесе классикалық лазерлік таңбалау жүйелерімен салыстырғанда шыныда әлдеқайда жақсы гравюра нәтижелерін береді. Жаңа ультракөк жүйелер таңбалау бетінде аз микрожарылымдармен таза және анық гравюра жасайды. Қазіргі заманғы 10 Вт ультракөк лазерлік жүйелер лазерлік таңбалау жүйелеріне қарағанда айналадағы материалды аз қыздыратындықтан, шыны материалдар лазерлік таңбалау процесінен жарылу қаупі едәуір төмен. Жұқа шыны және кристалл материалдардағы жоғары сапалы толтыру гравюралары қазір толық өндіріс ортасында үлкен көлемде тұрақты түрде өндірілуде.

Зергерлік бұйымдар

Жеке зергерлік бұйымдарға деген сұраныс зергерлерді лазерлік гравюралау процесінің артықшылықтарымен таныстырды. Зергерлер лазерді пайдалану арқылы гравюралау жұмысын жоғары дәлдікпен орындай алатынын байқады. Шындығында, зергерлер лазерлік гравюралаудың басқа гравюралау түрлеріне қарағанда әлдеқайда дәл екенін анықтады. Сонымен қатар, зергерлер лазерлік гравюралаудың тағы да бірнеше артықшылықтары бар екенін көрді. Бұл артықшылықтарға жекешелендіру, персонализация және осы гравюралардың көркемдігі кіреді. Бұрын лазерлік гравюралаумен айналысатын зергерлерге үлкен жабдықтар қажет болатын. Қазір лазерлік гравюралауды жүзеге асыратын құрылғылар шағын түрінде шығарылуда. Кейбір кәсіпкерлер мұндай құрылғыларды сауда орталықтарындағы киоскілерге орналастырды. Бұл лазерлік гравюралауды зергерлер үшін оңай қолжетімді етті. Лазерлік гравюралау машиналарын жасаушылар арнайы жабдықтарды әзірледі. Олар сақинаның ішкі бетін гравюралай алатын машиналар жасады. Сондай-ақ, олар сағаттың артқы жағына гравюра жасай алатын машиналар құрастырды. Лазер зергерлік бұйымдардағы сияқты, жазық және қисық беттерге де гравюра жасай алады. Осының өзі зергерлердің лазерлік гравюралық әшекейлер жасау үшін жасалған барлық жаңаруларды құптауының себебін көрсетеді.

Көркем өнер

Лазерлік ою арқылы көркем өнер туындыларын жасауға да болады. Әдетте, бұл жазық беттерге ою жасауды қамтиды, бетінің төменгі қабаттарын ашуға немесе сия, глазурь немесе басқа материалдармен толтырылатын ойыстар мен сызықтар жасауға мүмкіндік береді. Кейбір лазерлік граверлерде айналмалы жиынтықтар болады, олар заттың бетіне ою жасай алады. Суретшілер суреттерді цифрлық форматқа ауыстырып, немесе компьютерде сканерлеп немесе жаңадан жасап, осы мақалада аталған материалдарға бейнелеу жұмыстарын түсіре алады.

Трофилер, тақташалар және марапаттар

Лазерлік оюдың салыстырмалы түрде төмен құны, автоматтандыру мен арзан материалдардың есебінен, оны кубоктар мен сыйлықтарды жекелендіру үшін өте қолайлы шешімге айналдырады. Егер қолмен ою қымбат чемпиондық кубоктар үшін қолданылуы мүмкін болса, лазерлік әдіс командалық және қатысу кубоктарына жақсырақ, себебі олар көбінесе көптеп тапсырылады және кірістің төмен болуымен сипатталады. Сонымен қатар, көптеген адамдар лазердің қамтамасыз ететін айқындығын артық көреді, ол көбінесе басқа әдістерге қарағанда жақсырақ және әлдеқайда арзан нәтиже береді. Пластик немесе FlexiBrass сияқты лазерлік өңдеуге жарамды материалдар түрлі-түсті болып келеді, бұл лазерлік жекелендірудің кубоктар мен тақталар үшін танымал болуына себеп болады. Ең көп қолданылатын екі түс комбинациясы – қара фонға алтын әріптер және алтын фонға қара әріптер. Плакеттерде де осы түс үйлесімдері жиі кездеседі, бірақ плакеттерді оюда қолданылатын түстердің ассортименті әлдеқайда кең.

Лазерлік оюлы айналар

Әдеттегі кескінделген айналар сияқты, лазерлік гравюра машиналарын бастапқыда айнаның шыны бетіне сурет кесу үшін жасаған. Қуаттылығы, фокусы және жылдамдығы оңтайландырылғанда, құмды кедіру немесе химиялық кесу сияқты нәтижелерге қол жеткізуге болады. Айнаны гравюралаудың жаңа тәсілінде лазер айнаның арт жағындағы күміс жалатылған қабаты арқылы импульстар жібереді. Соның салдарынан лазерлік гравюраланған айнаның шыны жағы зақымдалмайды, ал түпнұсқа айнаның толық шағылыстыру қасиеттері сақталады. Гравюра процесі аяқталғаннан кейін, айнаның арт жағы лазермен жасалған бейнені анық көрсету үшін жаңа жалатылған қабатпен "толтырылуы" керек. Фотосурет немесе мәтін лазерлік гравюраланғанда, арт жағындағы қара жалатылған қабат монохромды суреттерге ең жоғары айқындық береді. Түрлі-түсті жалатылған қабаттар түрлі түстерді қамтамасыз ете алады.

Флексографиялық пластиналар мен цилиндрлерді лазерлік тікелей гравировкалау

Флексографиялық баспа цилиндрлері мен пластиналарын лазерлік тікелей ою 1970 жылдардан бері қалыптасқан процесс болып табылады. Бұл алғашқыда фотосуретке түсіру немесе химиялық заттарды қолданбай, баспаға дайын бетті жасау үшін әртүрлі резеңке тақталар мен жең материалдарын таңдап ыдырату немесе булану үшін көмірқышқыл газы лазерін пайдаланудан басталды. Бұл процесте тікелей фотополимерлік лазерлік бейнелеудегідей интегралды абляциялық маска болмайды. Оның орнына, жоғары қуатты көмірқышқыл газы лазерлік басы қажетсіз материалды өртеп жібереді немесе абляциялайды. Мақсаты – тік және иықтарымен сүйемелденген жиектері бар өткір рельефті бейнелерді қалыптастыру, осы арқылы процестік түс көшірудің жоғары стандартын қамтамасыз ету. Содан кейін қысқа сумен шаю және кептіру циклі жүргізіледі, бұл тікелей лазерлік бейнелеу немесе фотополимерлік пластиналарды қолдана отырып, дәстүрлі флексопластина жасаудың кейінгі өңдеу кезеңдерінен қарапайым. Оюдан кейін фотополимер бейнеленген қара қабат арқылы әйнектелдіріліп, дәстүрлі фотополимерлік процесте фотосуретке түсіру және химиялық заттарды қажет ететіндей жуылады. 2000 жылға дейін лазерлер резеңке сияқты материалдарда төмен сапалы нәтижелер берді, себебі олардың құрылымы тегіс болмады. 2000 жылдары талшықты лазерлер енгізілді, олар қара полимерлік материалдарға тікелей ою сапасын едәуір арттырды. 2004 жылғы Drupa баспа көрмесінде полимерлік пластиналарды тікелей ою таныстырылды. Бұл резеңке өндірушілерге де әсер етті, олар бәсекеге қабілетті болу үшін жаңа, жоғары сапалы резеңке сияқты материалдарды әзірледі. Тиісті полимерлік қоспаларды әзірлеу сонымен қатар талшықты лазерлермен қол жеткізілген ою сапасын басып шығаруда пайдалануға мүмкіндік берді. Содан бері көптеген мамандар флексографиялық формаларды лазерлік тікелей оюды қазіргі заманғы форма жасау тәсілі деп санайды, өйткені бұл алғашқы нағыз цифрлық әдіс. Бәсекеге қабілетті процесс ретінде, арнайы дайындалған фотополимерлік пластинаның немесе жеңнің жұқа, мөлдір емес қара қабатын таңдап ою үшін жаңа лазерлік жүйелер енгізілді.

Фотополимерлік лазерлік тікелей бейнелеу

Жылдам айналатын барабан немесе цилиндрдегі цифрлық флексо пластиналардың немесе жеңдердің "дөңгелек" түрінде тікелей бейнеленуі осыған тікелей байланысты. Бұл, цифрлық сынақты қолдайтын цифрлық дайындық өндірісі ағынына біріктірілген пластина орнату құрылымында жүзеге асырылады. Бұл пленкасыз процесс, ол экранды эффекттер үшін, соның ішінде төрт түсті басып шығару үшін қажетті нақты және кескілеген нүктелерді алудағы бір өзгергіш факторды жояды. Осы процесте электрондық түрде жасалған кескін, жылдамдықпен бетінде жұқа қара маска қабаты бар фотополимерлік пластина материалдарына сканерленеді. Барабан осіне параллель қозғалатын инфрақызыл лазерлік бейнелеу басшысы, масканы алып тастап, астындағы шикі полимерді ашады. Бейне маска арқылы қалыптастыру үшін негізгі ультракөк сәулелену жүзеге асырылады. Қалған қара қабат ультракөк сәулеленуді сіңіріп, қара қабат алынған жердегі фотополимерді полимерлендіреді. Алынған цифрлық пластинаны дәстүрлі флексо пластина сияқты өңдеу қажет, яғни, қажетті қалдықтарды қайта өңдеу технологияларын қолдана отырып, еріткіш негізіндегі жууды пайдалану керек. Дегенмен, сумен жуылатын кейбір цифрлық пластиналар әзірленуде. Бұл технология 1995 жылдан бері қолданылып келеді және қазір ғана, қолжетімдірек жабдықтардың болуына байланысты әлемде кеңінен қолданыла бастады. Сауда көздерінің мәліметінше, 650-ге жуық цифрлық пластина орнату құрылымы белгілер, қаптама және пластина шығару орталықтарына орнатылған.

Анилокстан жасалған орамаларды лазерлік гравировкалау

1980 жылға дейін анилокс роликтері әртүрлі механикалық процестер арқылы жасалған. Бұл металл анилокс роликтерінің қызмет ету мерзімін ұзарту үшін кейде флексографиялық баспа машинасына керамикамен жабылатын. 1980 жылдары лазерлік гравировка жүйелері пайда болды, олар полировкаланған керамикалық бетке қажетті ұяшық үлгісін тікелей салу үшін көмірқышқыл газы лазерін қолданды. Содан бері Q-свитчтелген YAG лазерлері біршама уақыт қолданылды, себебі олар жақсырақ фокусталатын лазер сәулесін және флексографиялық баспа процесінің үнемі дамитын талаптарына сай келетін ұсақ ұяшық конфигурациясын гравировкалауға қабілетті жоғары импульстік жиілікті қамтамасыз етті. Шамамен 2000 жылдан бері тікелей анилокс лазерлік гравировка процесінде көмірқышқыл газы лазерлерінің жоғары қуатын және YAG лазерлерінің өте жақсы фокусталатын сәулесін біріктіретін талшықты лазерлер басымдылыққа ие болды. Көп сәулелі ауыстыруды қамтамасыз ететін оптикалық жүйелер талшықты лазерлік жүйелердің осы нарықта жетекші болуына мүмкіндік берді. Бұл технология Көп Сәулелі Анилокс немесе MBA деп аталады.

Жер асты лазерлік ою (SSLE)

Суб-үстіңгі лазерлік гравировка – лазерді мөлдір қатты материалдың бетіне астынан бағыттап, кішкентай жарықтар жасау арқылы сурет салу процесі. Мұндай гравировкаланған материалдар жоғары сапалы оптикалық қасиеттерге ие (линзаларға жарамды, төмен дисперсиялы) болып, сәуленің бұрмалануын азайтуға мүмкіндік береді. BK7 шынысы осы қолдану үшін жиі қолданылатын материал. Пластмасса да қолданылады, бірақ оптикалық кристалға гравировкаланған нөлдіктермен салыстырғанда нәтижелері нашар. 1990 жылдардың соңында коммерциялық қолданысқа енгізілгеннен бері SSLE технологиясы тиімдірек болды, қазірге дейін шағын (~35,000-60,000 АҚШ доллары) және ірі өндірістік үстелдерге (>250,000 АҚШ доллары) дейінгі әртүрлі өлшемдегі машиналар бар. Бұл машиналар қолжетімділігі артып келе жатқанмен, бүкіл әлемде олардың тек бірнеше жүздегені ғана қолданыста болады деп есептеледі. Көптеген машиналар дұрыс жұмыс істеуі үшін өте қымбат салқындату, техникалық қызмет көрсету және калибровкалауды қажет етеді. SSLE гравировка машиналарын пайдаланушылардың көпшілігі диодты сорғыланған қатты күйдегі (DPSS) лазерлік процесін қолданады. Импульстік қатты күйдегі лазерді қозғайтын негізгі компонент – лазерлік диод, оның құны машинаның үштен бірін құрайды және шектеулі уақыт бойы ғана жұмыс істейді, бірақ сапалы диод мыңдаған сағатқа дейін қызмет ете алады. 2009 жылдан бері SSLE технологиясын қолдану сувенирлік «кристалдарда» немесе жарнамалық заттарда 3D суреттер жасау үшін тиімді болды, сонымен қатар тек бірнеше дизайнерлер үлкен немесе монолиттік кристалдарды қолданатын дизайнмен айналысады. Бірнеше компаниялар 3D суреттер немесе фотосуреттерді кристаллға гравировкалап, тапсырыс бойынша сувенирлер (bubblegram немесе лазерлік кристалдар) жасауды ұсынады.