1 Önsöz
1970'lerin sonu ve 1980'lerin başında, uluslararası sahnede yepyeni bir-lazer uygulama teknolojisi-lazer markalama teknolojisi-sessizce ortaya çıktı. Lazer markalama makinesi, lazer işleme ilkelerinin önemli bir uygulamasını temsil eder; özellikle bir malzemenin yüzeyini ışınlamak için işlenmiş bir lazer ışınını kullanır. Işık enerjisi anında termal enerjiye dönüştürülerek yüzey malzemesinin anında erimesine ve hatta buharlaşmasına neden olur, böylece metin, desen ve diğer öğelerden oluşan işaretler oluşturulur.
2 Lazer Markalamanın Uygulama Alanları ve Avantajları
Endüstriyel sektörde elektrikli işlemeden optik işleme çağına kademeli bir geçiş olmuştur. Lazer markalama makineleri son derece çok yönlüdür, mükemmel sonuçlar ve stabilite sunar ve sonuç olarak çok sayıda alanda yaygın uygulama alanı bulmuştur. Çeşitli metal malzemeleri-ve belirli-metal olmayan malzemeleri- kazıma veya kopyalanması son derece zor olan kalıcı, sahteciliğe karşı-işaretler oluşturma kapasitesine sahiptirler. Bilgisayar giriş ve çıkış sistemleriyle kolaylaştırılan ve galvanometre tarama mekanizması kullanan bu makineler, yüksek işlem hızlarına ulaşır. Tamamen kapalı ışık-kılavuz sistemi, çeşitli çevre koşullarına güçlü bir uyum sağlarken, modüler iç yapıları bakım ve servisi basitleştirir; özellikle-"çevrimiçi" üretim iş akışlarına entegrasyon için-çok uygundurlar. Lazer markalama makineleri artık çeşitli donanım öğeleri, metal kaplar, hassas aletler, otomotiv bileşenleri, elektronik parçalar, kesici aletler, hediyeler, saatler, sıhhi tesisat armatürleri, gözlük çerçeveleri, bagaj tokaları, fermuarlar, düğmeler, ayakkabı tokaları ve bilgisayar klavyeleri dahil olmak üzere çok çeşitli ürünlere ticari markalar, parti numaraları, tarihler, barkodlar ve diğer tanımlayıcıları uygulamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Şekil 1 ve 2, sırasıyla, bir manyetik disk ve bir silgi üzerinde lazer markalama yoluyla oluşturulan desenleri göstermektedir. Lazer markalama işlemine tabi tutularak ürünlerin kalitesi yükseltilebilir ve pazar rekabet gücü artırılabilir.
Lazer markalama, geleneksel yöntemlerle (kimyasal aşındırma, elektrik deşarjlı işleme, mekanik gravür ve baskı gibi) neredeyse eşsiz avantajlara sahiptir. Birincisi, sayısal kontrol (NC) teknolojisi-ya da doğrudan bilgisayar kontrolü-kullanır; bu da işaretleme içeriğini değiştirmeyi son derece kolaylaştırır; bu yetenek, modern üretimin yüksek-verimlilik ve hızlı- tempolu talepleriyle mükemmel bir şekilde uyum sağlar. İkincisi, işleme ortamı olarak lazer kullanarak, çeşitli malzemelerle geniş uyumluluk göstererek mükemmel gravür hassasiyeti elde eder ve çok çeşitli yüzeylerde son derece karmaşık ve olağanüstü dayanıklı markalamaların oluşturulmasına olanak tanır. Son olarak, işlem, iş parçasına herhangi bir fiziksel temas veya mekanik kuvvet uygulanmadığından, iş parçasının orijinal hassasiyetinin ve bütünlüğünün tamamen korunmasını sağlar. Üretim sürecinin son aşaması olarak hizmet verebilir, böylece markalama sonrası bitirme işlemlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır. İşleme yöntemi son derece esnektir ve hem laboratuvar-tarzı, küçük-seri üretim hem de büyük-ölçekli endüstriyel üretimin gereksinimlerini karşılayabilecek kapasitededir. Ayrıca hiçbir kirletici madde üretmez ve çevre kirliliğine neden olmaz. Bu, çevre korumasının giderek daha fazla önceliklendirildiği günümüz dünyasında özellikle önemli bir faktördür. En önemlisi, lazer markalama teknolojisi kullanılarak oluşturulan markalamaların sahtesinin yapılması veya değiştirilmesi son derece zordur, dolayısıyla sahteciliğe karşı güçlü koruma özellikleri sunar. 1990'lardan bu yana,-lazer markalama teknolojisinin artan olgunluğu, lazer markalama ekipmanının sürekli iyileştirilmesi ve pazarın bu yeni tekniğe yönelik giderek daha iyi anlaşılması{20}}ve büyük ölçüde kendine özgü avantajları nedeniyle, lazer markalama teknolojisi uluslararası alanda giderek daha yaygın bir uygulama kazanmıştır. Bilhassa, ünlü Amerikan şirketi Intel, yeni nesil bilgisayar CPU çiplerini (Pentium, Pentium Pro ve Pentium MMX) piyasaya sürdüğünde-her bir çipin yüzeyine işaretler yazmak için lazer markalama teknolojisini kullandı.
3 Lazer Markalama Makinelerinin Sınıflandırılması
Lazer markalama nasıl sağlanır? Genel olarak konuşursak, lazer markalama, iş parçası ile lazer ışını arasında göreceli hareket yaratılarak bilgisayar kontrolü altında gerçekleştirilir; bu, lazer ışınının istenen sembolleri ve desenleri iş parçasının yüzeyine ayırmasına neden olur. Teorik olarak lazer ile iş parçası arasında kontrollü bağıl hareket oluşturulabildiği sürece lazer markalama gerçekleştirilebilir. Sonuç olarak, mevcut lazer markalama alanı çok çeşitli lazer markalama makinelerini içermektedir.
Lazer ışınının sabit veya hareketli olmasına bağlı olarak, lazer markalama makineleri genel olarak iki türe ayrılabilir: sabit-ışın sistemleri ve hareketli- ışın sistemleri. İsimlerinden de anlaşılacağı gibi, birincisi hareketli bir iş parçasına sahip sabit bir lazer ışınını içerirken ikincisi, sabit bir iş parçasına sahip hareketli bir lazer ışınını içerir. Sabit- ışınlı lazer markalama makineleri, markalanan iş parçasını işlemek için genellikle CNC-kontrollü iki{-boyutlu bir çalışma tablası kullanır. Başlıca avantajları nispeten düşük maliyetleridir; ancak dezavantajları da aynı derecede belirgindir: yavaş markalama hızları, daha düşük markalama hassasiyeti, fotoğraflar gibi karmaşık içerikleri markalamanın zorluğu ve bunları çevrimiçi üretim hatlarına entegre etmenin zorluğu. Hareketli- ışınlı lazer markalama makineleri, ışın manipülasyonunun özel yöntemine bağlı olarak çeşitli türlere de ayrılabilir; her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları olsa da, hareketli{10}}ışın sistemleri genellikle sabit ışın sistemlerinden-daha iyi performans gösterir. Hareketli-ışın sistemleri arasında galvanometre-tabanlı lazer markalama makinesi önde gelen bir örnek olarak öne çıkıyor. Şu anda, uluslararası lazer markalama topluluğu, mevcut çeşitli makineler arasında, galvanometre-tabanlı sistemin-birçok doğal avantajı sayesinde- ana ürün olarak ortaya çıktığı ve lazer markalama teknolojisinin gelecekteki gelişimi için kesin yön olarak kabul edildiği yaygın olarak kabul edilmektedir.
Kullanılan ışık kaynağının türüne bağlı olarak lazer markalama makineleri aynı zamanda YAG lazer markalama makineleri ve CO2 lazer markalama makineleri olarak da sınıflandırılabilir; bu iki farklı ışık kaynağı, farklı türdeki malzemeleri işaretlemek için uygundur. Dalga boyu farklılıkları nedeniyle, CO2 gazlı lazer markalama makineleri,-metalik olmayan malzemeleri markalamakla sınırlıdır, oysa YAG katı-halde lazer markalama makineleri hem-metalik olmayan hem de metalik malzemeleri markalama kapasitesine sahiptir. CO2 gazı lazer markalama makinesinin birincil sarf malzemeleri gaz karışımı veya yedek lazer tüpleridir; ayrıca germanyum lensler nispeten yüksek maliyet taşıyan aşınma-ve-yıpranma bileşenleridir. Buna karşılık, YAG katı{11}}lazer markalama makinesinin ana sarf malzemesi, ucuz olan pompa lambasıdır (darbeli lazerler ksenon lambalar kullanırken, sürekli-dalga lazerler kripton lambalar kullanır). Son yıllarda, yarı iletken lazerlerin maliyetindeki düşüş nedeniyle yeni bir lazer teknolojisi türü ortaya çıktı: 1064 nm dalga boyunda bir lazer ışını üreten yarı iletken{14}}pompalanan lazer kristalleri (YAG gibi). Bu sistemler, 10.000 saatlik bakım gerektirmeyen çalışma ömrü, az yer kaplaması ve{20}}geleneksel sistemlerden farklı olarak-büyük ölçekli bir soğutma altyapısı gerektirmemesiyle karakterize edilir. Daheng Laser (Çin), ilk yarı iletken pompalı YVO4 lazer markalama makinesini başarıyla geliştirerek iç pazarda öncü oldu; bu teknoloji ileri bir uluslararası standarda ulaştı ve o zamandan beri standartlaştırılmış, yerleşik bir ürün haline geldi.
4 Lazer Markalama Makinesi Seçimi
Lazer markalama sistemleri, bir alt tabaka üzerinde işaretler oluşturmak için lazer enerjisinden yararlanır; ancak üretilen gerçek etkiler, kullanılan lazer türü ve alt tabaka malzemesinin doğal özellikleri gibi faktörlere bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Örneğin, sürekli-dalga CO2 lazerleri genellikle yüzey ablasyonu (aşındırma) yoluyla işaretler oluşturur; darbeli enine uyarılmış atmosferik-basınç (TEA) gaz lazerleri, karbonizasyon yoluyla markalamayı başarır; excimer lazerler fotokimyasal reaksiyonlara dayanır; Nd:YAG lazerler ise termokimyasal reaksiyon yöntemlerini kullanır.
Her özel uygulama benzersiz bir dizi performans gereksinimi sunar; dolayısıyla lazer sisteminin seçimi keyfi olarak yapılamaz. Lazer markalama sistemi tasarımcıları için kritik zorluk, ideal, yüksek-kaliteli bir markanın oluşturulmasını sağlamak amacıyla herhangi bir alt tabaka malzemesi için en uygun lazer dalga boyunu ve optik konfigürasyonu seçmektir. Başarılı lazer markalamanın anahtarı "6-Sigma" metodolojisinin titizlikle uygulanmasında yatmaktadır. Örneğin, plastik markalama bağlamında tasarımcıların, katkı maddelerinin tekdüze dağılımını sağlamak ve makine görüş sistemleri gibi kalite kontrol teknolojilerinin kapsamlı entegrasyonunu kolaylaştırmak için hem malzemenin kimyasal bileşimini hem de kalıplama sürecini kapsamlı bir şekilde analiz etmesi gerekir.
Işın-yönlendirilebilir Nd:YAG ve CO2 lazer sistemleri, bugüne kadar lazer markalama uygulamaları için en ideal çözümler olmayı sürdürüyor. Bir Nd:YAG lazer markalama makinesinin fiziksel konfigürasyonunun bir örneği Şekil 3'te bulunabilir. Tipik bir sistem, lazer ışınını yönlendirmek için bir çift tarama aynası kullanır ve onu hedef yüzeye tam olarak odaklanmak için bir objektif lens sistemi aracılığıyla yönlendirir; bu aynalar tarama hareketlerini kontrol bilgisayarının verdiği komutlara tam olarak uygun olarak yürütürler. Darbeli enine uyarılmış atmosferik-basınçlı gaz lazerleri-gibi diğer lazerler-maske markalamadan yararlanırken, CO2 lazer nokta-matris markalama sistemleri de markalama endüstrisinde bir yere sahiptir.
