1. ปัญหา: ตะกรันกระเด็น
เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง (Laser marking machine) คือเครื่องที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ฉายลงบนพื้นผิวของวัสดุต่างๆ เพื่อสร้างเครื่องหมายถาวร ผลของการมาร์คกิ้งคือการเผยให้เห็นเนื้อวัสดุที่อยู่ลึกลงไปผ่านการระเหยของวัสดุบนพื้นผิว ทำให้สามารถสลักลวดลาย เครื่องหมายการค้า และข้อความได้อย่างละเอียด เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งแบ่งออกเป็นหลักๆ ได้แก่ เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง CO2, เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งเซมิคอนดักเตอร์, เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งไฟเบอร์ และเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง YAG เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งส่วนใหญ่ใช้ในงานที่ต้องการความละเอียดสูงและแม่นยำสูง เช่น ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ วงจรรวม (IC) เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์สื่อสารโทรศัพท์มือถือ ผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์ เครื่องมือและอุปกรณ์วัดความแม่นยำ แว่นตาและนาฬิกา เครื่องประดับ ชิ้นส่วนรถยนต์ กุญแจพลาสติก วัสดุก่อสร้าง และท่อ PVC
บทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งไฟเบอร์ MOPA อย่างรวดเร็ว
1. ความแตกต่างระหว่างการมอดูเลชั่นแบบ Q และเทคโนโลยี MOPA ในเลเซอร์ไฟเบอร์
เลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์สองประเภทหลักที่วางจำหน่ายในปัจจุบันสำหรับการใช้งานเลเซอร์มาร์คกิ้ง ได้แก่ เทคโนโลยี Q-modulated และเทคโนโลยี MOPA ซึ่งเป็นโครงสร้างเลเซอร์ที่ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์เลเซอร์ที่ต่ออนุกรมกับแอมพลิฟายเออร์ ในอุตสาหกรรม เลเซอร์ MOPA หมายถึงเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์นาโนวินาทีที่มีเอกลักษณ์และ "ฉลาด" กว่า โดยประกอบด้วยแหล่งกำเนิดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยพัลส์ไฟฟ้าและแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ "ความฉลาด" ของมันสะท้อนให้เห็นหลักๆ ในความกว้างของพัลส์เอาต์พุตที่ปรับได้อิสระ (ช่วงสามารถปรับได้ถึง 2ns-500ns) และความถี่ในการทำซ้ำสามารถสูงถึงเมกะเฮิร์ตซ์ โครงสร้างแหล่งกำเนิดเลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Q-modulated นั้นถูกแทรกเข้าไปในตัวปรับการสูญเสียในโพรงการสั่นของไฟเบอร์ โดยการปรับการสูญเสียทางแสงในโพรงเรโซแนนซ์เป็นระยะๆ เพื่อสร้างพัลส์แสงนาโนวินาทีที่มีความกว้างของพัลส์ที่แน่นอน สำหรับปัญหาที่มักสร้างความยุ่งยากนี้ เราจะทำการวิเคราะห์โดยสังเขปจากสามด้าน ได้แก่ โครงสร้างภายในของเลเซอร์ พารามิเตอร์ทางแสงเอาต์พุต และสถานการณ์การใช้งาน
2. โครงสร้างภายในของเลเซอร์
โครงสร้างภายในของเลเซอร์ใยแก้ว MOPA และเลเซอร์ใยแก้วแบบ Q-modulated แตกต่างกันหลักๆ ในวิธีการสร้างสัญญาณแสงพัลส์เริ่มต้น ซึ่งสร้างขึ้นโดยพัลส์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ กล่าวคือ สัญญาณแสงเอาต์พุตถูกปรับเปลี่ยนโดยสัญญาณไฟฟ้าที่ขับเคลื่อน ดังนั้นจึงมีความยืดหยุ่นสูงในการสร้างพารามิเตอร์พัลส์ที่แตกต่างกัน (ความกว้างพัลส์ ความถี่การทำซ้ำ รูปคลื่นพัลส์ และกำลัง ฯลฯ) ส่วนสัญญาณแสงพัลส์เริ่มต้นของเลเซอร์ใยแก้วแบบ Q-modulated นั้นสร้างขึ้นโดยการเพิ่มหรือลดการสูญเสียแสงในโพรงเรโซแนนซ์เป็นระยะๆ เพื่อสร้างเอาต์พุตแสงพัลส์ ซึ่งมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีข้อได้เปรียบด้านราคามากกว่า อย่างไรก็ตาม พารามิเตอร์ของพัลส์นั้นค่อนข้างจำกัดโดยอุปกรณ์ Q-modulated และอิทธิพลอื่นๆ
หลักการโครงสร้างภายในของเลเซอร์ไฟเบอร์ MOPA และเลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Q-modulated แสดงไว้ในแผนภาพดังต่อไปนี้
3. พารามิเตอร์ทางแสงของเอาต์พุต
ความกว้างของพัลส์เอาต์พุตของเลเซอร์ไฟเบอร์ MOPA สามารถปรับได้อย่างอิสระ ความกว้างของพัลส์ของเลเซอร์ไฟเบอร์ MOPA สามารถปรับได้ตามต้องการ (ช่วง 2 นาโนวินาที ถึง 500 นาโนวินาที)
ยิ่งความกว้างของพัลส์แคบลงเท่าใด พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนก็จะยิ่งเล็กลง และความแม่นยำในการประมวลผลก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
เลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Q-modulated นั้นไม่สามารถปรับความกว้างของพัลส์เอาต์พุตได้ โดยทั่วไปความกว้างของพัลส์จะคงที่อยู่ที่ 80 ถึง 140 นาโนวินาที ในขณะที่เลเซอร์ไฟเบอร์แบบ MOPA มีช่วงความถี่ในการทำซ้ำที่กว้างกว่า เลเซอร์ MOPA สามารถสร้างความถี่สูงถึงระดับเมกะเฮิร์ตซ์ได้ ความถี่ในการทำซ้ำสูงหมายถึงประสิทธิภาพการประมวลผลสูง และ MOPA สามารถรักษาคุณลักษณะกำลังสูงสุดสูงได้ภายใต้สภาวะความถี่ในการทำซ้ำสูง เลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Q-modulated นั้นถูกจำกัดด้วยสภาวะการทำงานของสวิตช์ Q และมีช่วงความถี่เอาต์พุตที่แคบ โดยสามารถสร้างความถี่สูงได้เพียงประมาณ 100 กิโลเฮิร์ตซ์เท่านั้น
4. สถานการณ์การใช้งาน
เลเซอร์ไฟเบอร์ MOPA มีพารามิเตอร์ที่หลากหลาย ดังนั้นนอกเหนือจากการครอบคลุมการใช้งานการประมวลผลด้วยเลเซอร์ระดับนาโนวินาทีแบบดั้งเดิมแล้ว ยังสามารถใช้ประโยชน์จากความกว้างพัลส์ที่แคบ ความถี่สูง และกำลังสูงสุดที่สูงอันเป็นเอกลักษณ์ เพื่อให้ได้การประมวลผลที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น
การใช้งานในการลอกผิวแผ่นบางอะลูมิเนียมออกไซด์
ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่บางและเบามากขึ้น เช่น โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต และคอมพิวเตอร์จำนวนมาก ใช้แผ่นอลูมิเนียมออกไซด์บางเป็นเปลือกหุ้มผลิตภัณฑ์ การใช้เลเซอร์แบบ Q-modulated ในการทำเครื่องหมายจุดนำไฟฟ้าบนแผ่นอลูมิเนียมบางนั้น อาจทำให้วัสดุเสียรูปได้ง่าย โดยเฉพาะด้านหลังของบรรจุภัณฑ์ที่มีลักษณะนูน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความสวยงามของรูปลักษณ์ แต่การใช้เลเซอร์ MOPA ที่มีพารามิเตอร์ความกว้างของพัลส์เล็กกว่า สามารถทำให้วัสดุไม่เสียรูปได้ง่าย และเส้นที่ได้ก็ละเอียดและขาวสว่างกว่า เนื่องจากเลเซอร์ MOPA ใช้พารามิเตอร์ความกว้างของพัลส์เล็ก ทำให้เลเซอร์อยู่ในวัสดุเป็นเวลาสั้นกว่า แต่ก็มีพลังงานสูงพอที่จะกำจัดชั้นแอโนดได้ ดังนั้น เลเซอร์ MOPA จึงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการลอกแอโนดบนพื้นผิวอลูมิเนียมออกไซด์บาง
การเคลือบผิวอะลูมิเนียมอะโนไดซ์ให้เป็นสีดำ
การใช้เลเซอร์ในการสลักโลโก้ หมายเลขรุ่น ข้อความ ฯลฯ สีดำลงบนพื้นผิวของวัสดุอะลูมิเนียมชุบอะโนไดซ์นั้น ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในช่วงสองปีที่ผ่านมา โดยบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชั้นนำ เช่น Apple, Huawei, ZTE, Lenovo, Meizu และอื่นๆ ต่างนำมาใช้ในการสลักโลโก้ หมายเลขรุ่น ฯลฯ ด้วยสีดำบนตัวเครื่องของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันมีเพียงเลเซอร์ MOPA เท่านั้นที่สามารถรองรับการใช้งานประเภทนี้ได้ เนื่องจากเลเซอร์ MOPA มีช่วงการปรับความกว้างของพัลส์และความถี่ของพัลส์ที่กว้าง การใช้พารามิเตอร์ความกว้างของพัลส์แคบและความถี่สูงสามารถสร้างเอฟเฟกต์สีดำบนพื้นผิววัสดุได้ และการผสมผสานพารามิเตอร์ต่างๆ ยังสามารถสร้างเอฟเฟกต์สีเทาที่แตกต่างกันได้อีกด้วย
การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์สี
การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์สีเป็นกระบวนการทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์แบบใหม่ ปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ใช้ได้เฉพาะกับการทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ MOPA บนสแตนเลส โครเมียม ไทเทเนียม และวัสดุโลหะอื่นๆ ที่มีลวดลายสีเท่านั้น เมื่อทำการทำเครื่องหมายสีบนวัสดุสแตนเลส ลำแสงเลเซอร์สามารถปรับได้เพื่อเปลี่ยนสีของชั้นผิววัสดุ เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การตกแต่งที่มีสีสันแตกต่างกัน สำหรับอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์สแตนเลส คุณสามารถเพิ่มสีสันให้กับลวดลายการทำเครื่องหมาย คุณสามารถแก้ไขรูปแบบข้อความต่างๆ ได้ตามต้องการ สะดวกและง่ายต่อการใช้งาน: เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและไม่ก่อให้เกิดมลพิษ; ความเร็วในการทำเครื่องหมาย สามารถเพิ่มมูลค่าเพิ่มให้กับผลิตภัณฑ์สแตนเลสได้อย่างมาก และเพิ่มความสามารถในการแข่งขันในตลาดผลิตภัณฑ์สแตนเลส เป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับผลิตภัณฑ์
โดยทั่วไป เลเซอร์ไฟเบอร์แบบ MOPA สามารถปรับความกว้างและความถี่ของพัลส์ได้อย่างอิสระ และมีพารามิเตอร์ที่ปรับได้หลากหลาย ทำให้สามารถประมวลผลได้อย่างละเอียด มีผลกระทบจากความร้อนต่ำ มีข้อดีที่โดดเด่นในการทำเครื่องหมายบนแผ่นอลูมิเนียมออกไซด์บางๆ อลูมิเนียมชุบอะโนไดซ์สีดำ สแตนเลสสี ฯลฯ ซึ่งสามารถให้ผลลัพธ์ที่เลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Q ทำไม่ได้ เลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Q มีลักษณะเด่นคือการทำเครื่องหมายที่แรงกว่า และมีข้อดีบางประการในการแกะสลักโลหะลึก แต่ผลการทำเครื่องหมายจะหยาบกว่า ในการใช้งานทำเครื่องหมายทั่วไป คุณสมบัติหลักของเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์ MOPA เมื่อเทียบกับเลเซอร์ไฟเบอร์แบบ Q แสดงไว้ในตารางด้านล่าง ผู้ใช้สามารถเลือกเลเซอร์ที่เหมาะสมตามความต้องการจริงของวัสดุและผลลัพธ์การทำเครื่องหมายได้
| ชื่อแอปพลิเคชัน | เลเซอร์แบบ Q-modulated | เลเซอร์ MOPA |
| การลอกผิวแผ่นอลูมิเนียมออกไซด์ | วัสดุรองรับนั้นเสียรูปได้ง่าย ทำให้เกิดถุงที่มีลักษณะนูนและพื้นด้านล่างที่ไม่เรียบ | ความกว้างของพัลส์เล็ก ความร้อนตกค้างน้อย พื้นผิวไม่เสียรูป ลวดลายฐานสีขาวละเอียดและสว่าง |
| อะลูมิเนียมชุบอะโนไดซ์สีดำ | การปัดฝุ่นที่มีคุณภาพนั้นเป็นไปได้ในปริมาณที่จำกัดเท่านั้น | ด้วยการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่หลากหลาย คุณสามารถกำหนดเฉดสีเทาและสีดำที่แตกต่างกันได้ |
| การแกะสลักโลหะลึก | ทรงพลัง เหมาะสำหรับการแกะสลักลึกและการเซาะร่องหยาบ | ความลึกในการแกะสลักไม่มาก แต่เส้นรองพื้นละเอียด ปลายเรียวเล็กน้อย สามารถเคลือบสีขาวสว่างได้ |
| สีสแตนเลส | ต้องทำให้ภาพเบลอ การปรับแต่งจึงทำได้ยากขึ้น | สามารถสร้างสีสันได้หลากหลายโดยการปรับความกว้างของพัลส์และการผสมผสานความถี่ |
| ABS และการแปรรูปพลาสติกอื่นๆ | เหลืองง่าย รู้สึกหนัก และแห้งเร็ว | ไม่มีความรู้สึก ไม่เหลืองง่าย กระบวนการผลิตละเอียด |
| การลอกสีออกจากกุญแจพลาสติกโปร่งแสง | ยากต่อการกำจัดมากขึ้น | ล้างออกง่าย ขอบคมชัด การส่งผ่านแสงดีขึ้น ประสิทธิภาพสูง |
| บาร์โค้ดสำหรับทำเครื่องหมายบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) รหัส 2 มิติ | พลังงานพัลส์เดี่ยวสูง แต่เรซินอีพ็อกซีไวต่อพลังงานเลเซอร์ | ใช้ความกว้างพัลส์ต่ำ ความถี่ปานกลาง ทำให้บาร์โค้ดและรหัส 2 มิติชัดเจนยิ่งขึ้น ลบยาก และสแกนได้ง่าย |
5. คุณสมบัติเด่นด้านประสิทธิภาพของเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA
เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA จัดอยู่ในประเภทเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง โดยใช้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบปรับคลื่นไฟฟ้าโดยตรงเป็นแหล่งกำเนิดแสง (MOPA) ในระบบเลเซอร์ไฟเบอร์ เมื่อเทียบกับเลเซอร์ไฟเบอร์แบบปรับคลื่น Q แล้ว ความถี่และความกว้างของพัลส์เลเซอร์ไฟเบอร์ MOPA สามารถควบคุมได้อย่างอิสระ โดยปรับผ่านพารามิเตอร์เลเซอร์สองตัว ระบบออสซิลเลเตอร์แบบสแกนความเร็วสูงช่วยให้ได้กำลังเอาต์พุตสูงสุดที่สูงอย่างต่อเนื่องและสามารถมาร์คบนพื้นผิวได้หลากหลายมากขึ้น ด้วยลำแสงเลเซอร์คุณภาพสูง ต้นทุนการใช้งานต่ำ ใช้งานได้นานถึง 100,000 ชั่วโมงโดยไม่ต้องบำรุงรักษา เหมาะสำหรับการมาร์คบนอลูมิเนียมออกไซด์สีดำ สแตนเลส 304 การลอกแอโนด การลอกสี อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ พลาสติกและวัสดุที่ไวต่อแสงอื่นๆ และอุตสาหกรรมท่อพลาสติก PVC โดยการมาร์ครูปแบบตัวอักษรเป็นไปตามมาตรฐาน ROHS ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งทั่วไป เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA รุ่น M1 มีความกว้างพัลส์ 4-200 นาโนวินาที และรุ่น M6 มีความกว้างพัลส์ 2-200 นาโนวินาที ในขณะที่เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งทั่วไปมีความกว้างพัลส์ 118-126 นาโนวินาที ดังนั้นจะเห็นได้ว่าเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA สามารถปรับความกว้างพัลส์ได้ในช่วงที่กว้างกว่า จึงเข้าใจได้ว่าทำไมผลิตภัณฑ์บางอย่างที่เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งไฟเบอร์ทั่วไปจึงไม่สามารถให้ผลลัพธ์ที่ต้องการได้ แต่เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA สามารถทำได้
อย่างไรก็ตาม ลูกค้าจำนวนมากซื้อเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA โดยคาดหวังความเร็วในการประมวลผลที่เท่ากับเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งไฟเบอร์ทั่วไป แต่เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่เช่นนั้น เทคโนโลยีทั้งสองแตกต่างกัน เมื่อแกะสลักเอฟเฟกต์สี เครื่องจำเป็นต้องทำเครื่องหมายโดยมีเงาให้น้อยที่สุดที่ความถี่สูง ซึ่งช่วยให้การแกะสลักมีความละเอียดสูง แต่ในขณะเดียวกันความเร็วในการแกะสลักก็ช้ากว่ามาก นอกจากนี้ ในการแกะสลักโลหะที่มีความลึก เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA อาจไม่มีข้อได้เปรียบ เนื่องจากไม่มีข้อได้เปรียบในด้านพลังงานพัลส์เดี่ยว แต่ผลลัพธ์ที่ได้นั้นละเอียดกว่าและดีกว่าเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งทั่วไปในขนาดใหญ่ ดังนั้น ก่อนที่ลูกค้าจะเลือกซื้อเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA พวกเขาจำเป็นต้องเข้าใจข้อดีและข้อเสียของเครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้งประเภทนี้
เครื่องเลเซอร์มาร์คกิ้ง MOPA เหมาะสำหรับกระบวนการมาร์คละเอียดบนวัสดุโลหะและอโลหะ เช่น การแกะสลักเลเซอร์สีดำบนชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์ดิจิทัล ฝาหลังโทรศัพท์มือถือ iPad อลูมิเนียมสีดำ ปุ่มโทรศัพท์มือถือ ปุ่มพลาสติกโปร่งแสง ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ วงจรรวม (IC) เครื่องใช้ไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์สื่อสาร สุขภัณฑ์ห้องน้ำ อุปกรณ์เครื่องมือ เครื่องมือตัด แว่นตาและนาฬิกา เครื่องประดับ ชิ้นส่วนรถยนต์ กระเป๋าเดินทางและกระเป๋า เครื่องครัว ผลิตภัณฑ์สแตนเลส และอุตสาหกรรมอื่นๆ
บริษัท Maven Laser Automation มุ่งเน้นในอุตสาหกรรมเลเซอร์มาเป็นเวลา 14 ปี เราเชี่ยวชาญด้านการทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ เรามีเครื่องทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ เครื่องทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ CO2 เครื่องทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ UV นอกจากนี้ เรายังมีเครื่องเชื่อมเลเซอร์ เครื่องตัดเลเซอร์ และเครื่องทำความสะอาดเลเซอร์ หากคุณสนใจเครื่องจักรของเรา คุณสามารถติดตามเราและติดต่อเราได้เลย
วันที่โพสต์: 15 พฤศจิกายน 2022
