1. Probleem: Slakspat
Een lasermarkeringsmachine gebruikt een laserstraal om een permanente markering aan te brengen op het oppervlak van diverse materialen. Het effect van de markering is dat het dieper gelegen materiaal wordt blootgelegd door de verdamping van het oppervlaktemateriaal, waardoor fijne patronen, logo's en tekst worden gegraveerd. Lasermarkeringsmachines zijn er in de eerste plaats in CO2-lasermarkeringsmachines, halfgeleiderlasermarkeringsmachines, fiberlasermarkeringsmachines en YAG-lasermarkeringsmachines. Lasermarkeringsmachines worden met name gebruikt in toepassingen waar een hoge mate van precisie vereist is. Ze worden toegepast in elektronische componenten, geïntegreerde schakelingen (IC's), elektrische apparaten, mobiele telefoons, hardwareproducten, gereedschapsaccessoires, precisie-instrumenten, brillen en horloges, sieraden, auto-onderdelen, plastic sleutels, bouwmaterialen en PVC-buizen.
Dit artikel geeft je een snel overzicht van de MOPA fiberlasermarkeermachine.
1. Het verschil tussen Q-modulatie en MOPA-technologie in vezellasers
De twee belangrijkste typen gepulseerde glasvezellasers die momenteel op de markt zijn voor lasermarkeringstoepassingen, zijn de Q-gemoduleerde technologie en de MOPA-technologie. De MOPA-laser is een laserstructuur die bestaat uit een laseroscillator in cascade met een versterker. In de industrie verwijst de MOPA-laser naar een unieke, meer "intelligente" nanoseconde gepulseerde glasvezellaser, bestaande uit een halfgeleiderlaser als zaadbron, aangedreven door een elektrische puls, en een glasvezelversterker. De "intelligentie" komt vooral tot uiting in de onafhankelijk instelbare pulsbreedte (bereik van 2 ns tot 500 ns) en de herhalingsfrequentie tot megahertz. De Q-gemoduleerde glasvezellaser als zaadbron is ingebouwd in de verliesmodulator van de glasvezeloscillatorholte. Door periodiek het optische verlies in de resonantieholte te moduleren, wordt een pulsbreedte van nanoseconde licht geproduceerd. We zullen dit vaak problematische aspect kort analyseren vanuit drie invalshoeken: de interne laserstructuur, de optische outputparameters en de toepassingsscenario's.
2. Interne structuur van de laser
De interne structuur van MOPA-vezellasers en Q-gemoduleerde vezellasers verschilt voornamelijk in de manier waarop het pulssignaal wordt gegenereerd. Dit pulssignaal wordt gegenereerd door een elektrische puls die de halfgeleiderlaserchip aanstuurt, oftewel het uitgangslichtsignaal wordt gemoduleerd door het aansturende elektrische signaal. Hierdoor is er een grote flexibiliteit voor het genereren van verschillende pulsparameters (pulsbreedte, herhalingsfrequentie, pulsgolfvorm en vermogen, enz.). Het gepulseerde optische signaal van de Q-gemoduleerde vezellaser wordt gegenereerd door periodiek het optische verlies in de resonantieholte te verhogen of te verlagen, wat resulteert in een gepulseerde optische output. Deze methode is eenvoudig van structuur en voordeliger. De pulsparameters worden echter enigszins beperkt door de Q-modulatiecomponenten en andere invloeden.
Het interne structuurprincipe van een MOPA-vezellaser en een Q-gemoduleerde vezellaser wordt schematisch als volgt weergegeven.
3. Uitgangsoptische parameters
De pulsbreedte van de MOPA-vezellaser is onafhankelijk instelbaar. De pulsbreedte van de MOPA-vezellaser kan willekeurig worden ingesteld (bereik van 2 ns tot 500 ns).
Hoe smaller de pulsbreedte, hoe kleiner het door warmte beïnvloede gebied en hoe hoger de verwerkingsnauwkeurigheid kan worden bereikt.
De pulsbreedte van een Q-gemoduleerde fiberlaser is niet instelbaar en wordt doorgaans op een vaste waarde van 80 tot 140 ns uitgevoerd. De MOPA-fiberlaser heeft een breder frequentiebereik. MOPA-lasers kunnen hoge frequenties in het MHz-bereik bereiken. Een hoge herhalingsfrequentie betekent een hoge verwerkingsefficiëntie, en MOPA-lasers kunnen hun hoge piekvermogen behouden, zelfs bij hoge herhalingsfrequenties. Q-gemoduleerde fiberlasers worden beperkt door de werkingsomstandigheden van de Q-schakelaar en hebben een smal frequentiebereik, dat bij hoge frequenties slechts ongeveer 100 kHz bereikt.
4. Toepassingsscenario's
De MOPA-vezellaser heeft een breed scala aan parameters, waardoor hij, naast conventionele nanoseconde laserbewerkingstoepassingen, ook kan profiteren van zijn unieke smalle pulsbreedte, hoge herfrequentie en hoge piekvermogen voor enkele unieke precisiebewerkingstoepassingen. Bijvoorbeeld.
Toepassingen voor het verwijderen van oppervlaktestripping van dunne aluminiumoxideplaten
Tegenwoordig gebruiken steeds dunnere en lichtere elektronische producten, zoals mobiele telefoons, tablets en computers, een dunne aluminiumoxide behuizing. Het gebruik van een Q-gemoduleerde laser voor het markeren van dunne aluminiumplaten met geleidende bits kan gemakkelijk leiden tot materiaalvervorming en een bolle achterkant van de behuizing, wat de esthetische uitstraling direct beïnvloedt. Het gebruik van een MOPA-laser met een kleinere pulsbreedte zorgt ervoor dat het materiaal minder snel vervormt en dat de onderlijn een fijnere, helderwitte afwerking krijgt. Dit komt doordat de MOPA-laser een kleine pulsbreedte gebruikt, waardoor de laser korter in het materiaal blijft, maar toch voldoende energie heeft om de anodelaag te verwijderen. Daarom is de MOPA-laser een betere keuze voor het strippen van de anodelaag op dunne aluminiumoxide oppervlakken.
Toepassing van het zwartmaken van geanodiseerd aluminium
Het gebruik van lasertechnologie om zwarte logo's, modelnummers, tekst, enzovoort op het oppervlak van geanodiseerd aluminium aan te brengen, is de afgelopen twee jaar steeds vaker toegepast door elektronicafabrikanten zoals Apple, Huawei, ZTE, Lenovo en Meizu. Deze techniek maakt het mogelijk om logo's en modelnummers in zwart op de behuizing van elektronische producten aan te brengen. Momenteel is alleen een MOPA-laser hiervoor geschikt. Omdat de MOPA-laser een breed scala aan instelbare pulsbreedtes en pulsfrequenties biedt, kan met een smalle pulsbreedte en een hoge frequentie een zwart effect op het materiaaloppervlak worden gecreëerd. Door verschillende parametercombinaties kunnen bovendien diverse grijstinten worden verkregen.
Kleurenlasermarkering
Kleurenlasermarkering is een nieuw type lasermarkeringsproces. Momenteel wordt deze technologie, voorlopig nog, alleen toegepast op MOPA-lasers voor het markeren van roestvrij staal, chroom, titanium en andere metalen met kleurpatronen. Bij het kleuren van roestvrij staal kan de laserstraal worden aangepast om de kleur van de oppervlaktelaag van het materiaal te veranderen, waardoor een decoratief effect met verschillende kleuren ontstaat. Voor de roestvrijstaalindustrie biedt deze technologie de mogelijkheid om kleurpatronen toe te voegen aan de markering en diverse tekstpatronen naar wens te bewerken. De bediening is eenvoudig, milieuvriendelijk en niet-vervuilend, en de markeersnelheid verhoogt de toegevoegde waarde van roestvrijstaalproducten aanzienlijk, waardoor de concurrentiepositie van roestvrijstaalproducten op de markt wordt versterkt.
Over het algemeen zijn de pulsbreedte en frequentie van de MOPA-vezellaser onafhankelijk instelbaar, en is er een breed scala aan instelbare parameters. Hierdoor is de laser zeer geschikt voor fijne bewerkingen met een lage thermische belasting. Bij het markeren van dunne platen van aluminiumoxide, geanodiseerd aluminium, roestvrij staal, enzovoort, zijn de voordelen uitstekend en kunnen resultaten worden bereikt die met een Q-vezellaser niet haalbaar zijn. De Q-gemoduleerde vezellaser kenmerkt zich door een sterkere markering en heeft bepaalde voordelen bij diepgraveren in metalen, maar het markeringseffect is ruwer. De belangrijkste kenmerken van MOPA-pulsvezellasers in vergelijking met Q-gemoduleerde vezellasers voor gangbare markeertoepassingen worden in de onderstaande tabel weergegeven. Gebruikers kunnen de juiste laser kiezen op basis van de daadwerkelijke behoeften van de te markeren materialen en resultaten.
| Applicatienaam | Q-gemoduleerde lasers | MOPA-lasers |
| Oppervlaktestrippen van aluminiumoxideplaten | Het substraat vervormt gemakkelijk, waardoor bolle zakken en ruwe bodemlijnen ontstaan. | Kleine pulsbreedte, geringe thermische rest, geen vervorming van het substraat, fijn en helder wit basispatroon |
| Geanodiseerd aluminium zwart maken | Slechts een beperkte hoeveelheid kwalitatief stof verwijderen is mogelijk. | Via een breed scala aan parameterinstellingen kunt u verschillende grijstinten en zwarttinten definiëren. |
| Diepgraveren in metaal | Krachtig, geschikt voor diep kerven en ruw ondersnijden. | De graveerdiepte is beperkt, maar de onderstreping is fijn, de tapsheid is gering en er is ruimte voor een helderwitte afwerking. |
| Roestvrijstalen kleur | Het is nodig om onscherp te zijn, het effect is dan moeilijker aan te passen. | Door de combinatie van pulsbreedte en frequentie aan te passen, kunnen verschillende kleuren worden weergegeven. |
| ABS en andere kunststofverwerking | Gemakkelijk vergelend effect, zwaar gevoel, snel | Geen voelbare textuur, verkleurt niet snel, fijne afwerking. |
| Verf verwijderen van doorschijnende plastic sleutels | Moeilijker te verwijderen | Gemakkelijk te verwijderen, schone, strakke randcontour, betere lichtdoorlatendheid, hoge efficiëntie |
| PCB-markering barcode, 2D-code | Hoge energie per puls, maar epoxyhars is gevoelig voor laserenergie. | Door gebruik te maken van een kleine pulsbreedte en een gemiddelde frequentie, zijn barcodes en 2D-codes duidelijker, minder snel te verwijderen en gemakkelijker te scannen. |
5. Prestatiekenmerken van de MOPA lasermarkeringsmachine
De MOPA-lasermarkeermachine behoort tot de categorie lasermarkeermachines. Deze machine maakt gebruik van een direct elektrisch gemoduleerde halfgeleiderlaser als zaadbron (MOPA-schema) in combinatie met een fiberlaser. In vergelijking met een Q-gemoduleerde fiberlaser zijn de pulsfrequentie en pulsbreedte van de MOPA-fiberlaser onafhankelijk van elkaar regelbaar. Door deze twee laserparameters aan te passen, zorgt het snelle scanoscillatorsysteem voor een constant hoog piekvermogen en een breder scala aan te markeren materialen. De machine biedt een hoogwaardige laserstraal, lage gebruikskosten en een onderhoudsvrije levensduur van 100.000 uur. De machine is geschikt voor het markeren van aluminiumoxide (zwart), roestvrij staal (304), anodes, coatings, de halfgeleider- en elektronica-industrie, kunststoffen en andere gevoelige materialen, en de PVC-buizenindustrie. Het markeren van patronen voldoet aan de milieuvriendelijke ROHS-normen.
Vergeleken met een gewone lasermarkeringsmachine heeft de MOPA lasermarkeringsmachine een pulsbreedte van 4-200 ns (M1) en 2-200 ns (M6). De pulsbreedte van een gewone lasermarkeringsmachine is 118-126 ns. U ziet dus dat de pulsbreedte van de MOPA lasermarkeringsmachine over een breder bereik kan worden aangepast. Dit verklaart waarom sommige producten niet het gewenste resultaat bereiken met een gewone fiberlasermarkeringsmachine, terwijl een MOPA lasermarkeringsmachine dat wel kan.
Veel klanten kopen MOPA-lasermarkeringsmachines in de verwachting dat ze dezelfde verwerkingssnelheid bieden als gewone fiberlasermarkeringsmachines, maar dat is duidelijk niet het geval. De twee technologieën verschillen. Bij het graveren van kleureffecten moet de machine met minimale schaduweffecten markeren bij hoge frequenties, wat een hoge resolutie mogelijk maakt, maar tegelijkertijd de graveersnelheid aanzienlijk lager maakt. Bovendien heeft een MOPA-lasermarkeringsmachine mogelijk geen voordeel bij diepgraveren in metaal, omdat er geen voordeel is op het gebied van individuele pulsenergie. Het resultaat is echter wel verfijnder en beter dan dat van een gewone lasermarkeringsmachine op grote schaal. Daarom is het belangrijk dat klanten, voordat ze een MOPA-lasermarkeringsmachine aanschaffen, de voor- en nadelen van dit type lasermarkeringsmachine goed begrijpen.
De MOPA lasermarkeringsmachine is geschikt voor het nauwkeurig markeren van metalen en niet-metalen materialen, zoals onderdelen van digitale producten (zwart graveren), achterkantjes van mobiele telefoons, iPads, aluminium (zwart), telefoontoetsen, doorschijnende plastic toetsen, elektronische componenten, geïntegreerde schakelingen (IC's), elektrische apparaten, communicatieproducten, sanitair, gereedschapsaccessoires, snijgereedschap, brillen en horloges, sieraden, auto-onderdelen, bagage en tassen, kookgerei, roestvrijstalen producten en andere industrieën.
Maven Laser Automation Company is al 14 jaar actief in de laserindustrie. Wij zijn gespecialiseerd in lasermarkering en beschikken over fiberlasermarkeermachines, CO2-lasermarkeermachines en UV-lasermarkeermachines. Daarnaast hebben we ook laserlasmachines, lasersnijmachines en laserreinigingsmachines. Als u geïnteresseerd bent in onze machines, kunt u ons volgen en gerust contact met ons opnemen.
Geplaatst op: 15 november 2022
