Laser UV vs. laser a CO₂, MOPA e a fibre ottiche

Differenze, campi di applicazione e guida alla selezione per l'industriauswahlhilfe für die Industrie

La lavorazione industriale dei materiali si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni. I laser svolgono un ruolo fondamentale in questo contesto, sia per l'etichettatura dei componenti, sia per il taglio preciso di un'ampia varietà di materiali o per la lavorazione delle superfici strutturali. Ma chi crede che il "laser" sia una tecnologia universale si sbaglia. Esistono notevoli differenze tra i vari tipi di laser, sia in termini di proprietà fisiche che di idoneità a determinati materiali e applicazioni.

Questo articolo mette a confronto quattro dei più importanti tipi di laser industriali: il laser UV, il laser CO ₂, il laser a fibra e il laser MOPA. L'obiettivo è quello di capire meglio quale tipo di laser è adatto per quali compiti e quali sono i punti di forza e di debolezza delle rispettive tecnologie.

Perché sono necessari diversi tipi di laser

Sebbene tutti i tipi di laser funzionino secondo lo stesso principio di base - luce coerente ad alta energia focalizzata su un singolo punto - si differenziano per la lunghezza d'onda, i parametri dell'impulso e quindi anche per l'interazione con i diversi materiali. Queste proprietà determinano

• la profondità con cui la luce laser può penetrare in un materiale
• se il materiale viene fuso, vaporizzato o alterato chimicamente
• Quanto precisa e delicata può essere la lavorazione
• Quanto è elevato l'apporto di energia e se provoca effetti termici.

La scelta del tipo di laser giusto è quindi un passo fondamentale nella pianificazione del progetto, soprattutto per quanto riguarda l'affidabilità del processo, la qualità della marcatura e l'integrità del materiale.

Nozioni tecniche di base in sintesi

Un primo sguardo alle caratteristiche fisiche di base vi aiuterà a visualizzare le differenze:

La lunghezza d'onda determina se un materiale assorbe o riflette la luce e quindi se può essere lavorato in modo efficiente.

Il laser UV: precisione senza danni da calore

Il laser UV, come quello utilizzato nel nuovo JustMark OSU di JustLaser, utilizza una luce ultravioletta nella gamma dei 355 nm. Questa lunghezza d'onda estremamente corta ha una proprietà decisiva: consente una reazione fotochimica in cui il materiale non viene fuso o vaporizzato, ma viene modificato o rimosso a livello molecolare, senza alcun apporto di calore significativo.

Questa cosiddetta lavorazione a freddo è particolarmente delicata e precisa. Non ci sono bordi di fusione, né scolorimenti o crepe da stress. Anche le plastiche sensibili, i film sottili o le superfici microstrutturate possono essere etichettate in modo preciso e permanente, senza compromettere le proprietà del materiale.

Campi di applicazione tipici dei laser UV:

• Etichettatura di prodotti medicali monouso (siringhe, cateteri, tubi)
• Incisione su corpi di vetro o materiali di quarzo
• Numeri di serie e microcodici su componenti SMD
• Strutturazione di ceramiche tecniche
• Marcatura di plastiche multistrato o ritardanti di fiamma

Soprattutto nell'elettronica e nella tecnologia medica, non c'è alternativa alla tecnologia UV grazie alla sua precisione e all'assenza di stress termico.

Il laser CO₂ - collaudatoper imateriali organici

Illaser CO₂ è uno dei più antichi tipi di laser utilizzati nell'industria e si è affermato ancora oggi. Con una lunghezza d'ondadi 10.600 nm, si colloca nella gamma del lontano infrarosso. Questa lunghezza d'onda è particolarmente ben assorbita dai materiali organici e non metallici, tra cui legno, carta, acrilico, pelle e tessuti.

L'effetto è chiaramente termico: il materiale viene fuso o vaporizzato, consentendo di creare tagli rapidi, incisioni profonde e strutture superficiali decorative.

Applicazioni tipiche:

• Taglio di pannelli di legno, compensato o MDF
• Incisione su bottiglie di vetro o prodotti acrilici
• Personalizzazione di materiali pubblicitari (ad es. pelle, gomma)
• Produzione in serie di inserti per imballaggi in schiuma

Vantaggi:

• Alta velocità di taglio
• Possibilità di realizzare grandi campi di lavorazione
• Efficiente dal punto di vista dei costi per materiali di grandi dimensioni
• Perfetto per la tecnologia pubblicitaria, la modellazione, l'arredamento e l'interior design

Per i metalli o le plastiche tecniche, tuttavia , illaser CO₂ non è la prima scelta : la mancanza di assorbimentorende la lavorazione inefficiente o addirittura impossibile.

Il laser a fibre: il cavallo di battaglia per i metalli

I laser a fibra utilizzano un mezzo laser basato su una fibra di vetro drogata. La loro lunghezza d'onda è di 1.064 nm, particolarmente ben assorbita dai metalli. L'elevata qualità del fascio e la densità di energia consentono marcature rapide, permanenti e ad alto contrasto.

Applicazioni tipiche:

• Marcatura di ricottura su acciaio inox (ad es. codici scuri senza rientranze)
• Incisione profonda su acciaio per utensili o alluminio
• Etichettatura di targhette, alloggiamenti e parti di macchine
• Numeri di serie su parti in lamiera o fusioni

Vantaggi:

• Lunga durata ed efficienza energetica
• Design compatto e a bassa manutenzione
• Molto economico per applicazioni standard in metallo
• Ideale per l'integrazione nei processi di produzione industriale

Tuttavia, ci sonodei limiti con materiali sensibili o riflettenti come il rame o le plastiche senza additivi: è qui che il laser a fibre raggiunge rapidamente i suoi limiti.

Il laser MOPA: il tuttofare personalizzabile

Tecnicamente parlando, il laser MOPA è un laser a fibre con un controllo esteso degli impulsi. MOPA è l'acronimo di Master Oscillator Power Amplifier ed è proprio questa interazione che consente di personalizzare la durata dell'impulso, la frequenza dell'impulso e la potenza di picco.

Questo controllo fine consente di ottenere effetti di marcatura speciali che non possono essere ottenuti con i laser a fibra convenzionali:

• Marcature a colori su acciaio inox (ad es. nero, bianco, blu - completamente senza sostanze chimiche)
• Marcature chiare su parti in alluminio anodizzato scuro
• Marcature scure su plastiche chiare o trasparenti
• Evitare i bordi di fusione su materiali sottili

Aree di applicazione tipiche:

• Prodotti di alta qualità con etichettatura decorativa del marchio
• Industria medica o orologiera, dove sono richiesti i massimi contrasti
• Parti interne di automobili con design giorno-notte
• Applicazioni con tipi di materiali variabili

Il laser MOPA combina quindi la robustezza industriale di un laser a fibre con l'adattabilità di un sistema di precisione, il che lo rende particolarmente interessante per compiti di marcatura versatili o orientati al design.

Guida pratica: Quale laser per quale materiale?

La seguente panoramica mostra le assegnazioni tipiche tra materiale e tipo di laser:

Conclusione: la scelta del tipo di laser giusto non è una questione di fortuna, è una strategia

Le aziende industriali che vogliono organizzare la loro produzione in modo efficiente, preciso e in linea con il materiale devono scegliere la tecnologia laser giusta. Le differenze tra i laser UV, CO ₂, a fibra e MOPA non sono solo di natura tecnica , ma hanno un impatto diretto sulla qualità, sull'affidabilità del processo e sulla produttività.

Mentre illaser a CO₂mostra la suaforza nella lavorazione di materiali organici e il laser a fibra è considerato lasoluzionestandardper lamarcatura dei metalli, i laser UV e MOPA offrono un reale valore aggiunto per applicazioni particolarmente esigenti, sensibili o orientate al design.

Il nuovo laser JustMark OSU UV di JustLaser è stato sviluppato proprio per questi casi: Offre una precisione senza compromessi, funziona senza influenze termiche e può essere integrato in modo flessibile negli ambienti di produzione: l'ideale per le aziende che non vogliono scendere a compromessi quando si tratta di qualità di marcatura.