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Cómo elegir el mejor grabador láser de fibra

authorIcon By Jerome Landry on September 23, 2020 topicIcon Laser Marking

Saber elegir el grabador láser adecuado para su aplicación no es tan complicado. Si está dispuesto a aprender los conceptos básicos del grabado láser de fibra, puede identificar rápidamente lo que necesita.

Lo primero que debe saber es que no existe un "grabador láser de fibra". Es posible que necesite un láser de fibra para grabar metales, pero el láser que está buscando también se puede configurar para limpieza láser, así como para varias aplicaciones de marcado láser.

En este artículo, encontrará respuestas a las siguientes preguntas:

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Cuáles son los tipos de Láseres de Fibra?

Cada tipo de láser de fibra es la combinación de una fuente láser, salida de rayo láser, configuración de lentes y parámetros láser. Por esa razón, existe una amplia variedad de láseres de fibra que ofrecen diferentes beneficios. Elegir la tecnología adecuada es clave para obtener resultados óptimos.

La fuente láser

La fuente láser incluye una fibra óptica que puede doparse con diferentes elementos de tierras raras para generar longitudes de onda específicas. Al conocer la fuente del láser y su longitud de onda, puede saber rápidamente si un láser de fibra es adecuado para su aplicación. Veamos ejemplos comunes:

  • Láseres de fibra dopados con Iterbio: producen una longitud de onda de 1064 nm, lo que los hace ideales para el procesamiento de materiales de metales. Estos son los láseres de fibra que utiliza Laserax para aplicaciones de marcado y limpieza de metales.
  • Láseres de fibra dopados con Tulio: producen una longitud de onda de 1940 nm y se pueden utilizar para aplicaciones médicas así como para marcar plásticos con láser.
  • Los láseres de fibra dopados con erbio: producen una longitud de onda de 1550 nm y se utilizan principalmente en telecomunicaciones. Nos proporcionan Internet de alta velocidad y voz sobre IP, pero no se utilizan para el grabado láser.

El uso de láseres de fibra está muy extendido debido a las distintas longitudes de onda que pueden generar. El primer paso debería ser buscar la fuente láser paraver sus posibles aplicaciones. Esto podría impedirle comprar un láser que no pueda grabar su material. Por ejemplo, si necesita marcar plásticos y otros materiales orgánicos, es posible que necesite un marcador láser de CO2

La Salida del Rayo Láser

Al comprar un láser, debe observar si el rayo láser es pulsado o continuo. Algunos sistemas industriales de marcado láser pueden incluso cambiar de un modo a otro.

Veamos los tipos de rayos más de cerca:

  • Rayos Láser Pulsados: generan picos de alta energía que son ideales para grabar marcas permanentes o perforar pequeños agujeros sin derretir las áreas circundantes.
  • Rayos Láser de Onda Continua: generan niveles de energía constantes que son perfectos para máquinas de soldadura, perforación y corte láser.  

Configuración de Lente y Parámetros Láser

Los expertos en láser optimizan la configuración del lente y los parámetros del láser para diferentes materiales y procesos de fabricación. La configuración del lente puede incluir la distancia focal, la velocidad de escaneo, el tamaño del punto, la distancia de marcado, etc. Los parámetros de la grabadora láser incluyen el diámetro del haz, la calidad del haz, la longitud del pulso, el número de pasadas y mucho más.

Laserax ofrece diferentes configuraciones optimizadas para sus láseres de fibra dopada con iterbio en función del metal que se deba grabar. Si está interesado en saber cómo los parámetros del láser afectan el proceso de grabado láser, debe leer esta publicación sobre ablación con láser.

¿Cuánta potencia láser necesita?

Para saber cuánta potencia láser necesita, primero debe conocer el tiempo de ciclo deseado para la operación de marcado láser. Cuanto más potente sea el láser, más rápido será el procesamiento. Si está limitado por tiempos de ciclo cortos, las máquinas de grabado láser de mayor potencia representan una buena inversión. De lo contrario, normalmente puede optar por una estación de trabajo de marcado láser de baja potencia.

Aparte de la potencia del láser, muchos factores afectan el tiempo de grabado. Éstos incluyen:

  • La fuente utilizada para el texto y los números de serie.
  • El tamaño del área de grabado.
  • El material que debe grabarse (por ejemplo, el aluminio es más fácil de grabar que el acero)
  • La opción de utilizar un fondo claro para mejorar el contraste de códigos de barras, códigos de matriz de datos y códigos QR
  • El proceso de marcado (por ejemplo, el grabado profundo de números VIN requiere más tiempo)

Las estimaciones de tiempo para el grabado láser pueden darle una idea aproximada de la potencia láser que necesita. Pero dado que muchos factores afectan el tiempo de grabado, generalmente debe hablar con un experto en láser para determinar la potencia exacta del láser necesaria para su aplicación.

Laserax puede ofrecer marcadores láser de fibra pulsada de hasta 500 W para cumplir con tiempos de ciclo desafiantes y a alta precisión. Un láser de 100 W suele ser suficiente para cumplir con los requisitos de tiempo de la mayoría de las aplicaciones industriales.

Consejos para elegir un sistema de marcado láser de fibra

Antes de elegir un sistema de marcado láser, normalmente es necesario recopilar cierta información sobre su proceso de fabricación. Estos consejos pueden ayudarlo a determinar qué tipo de sistema necesita, pero también cómo debe configurarse el sistema.

  1. Enumere los materiales que deben grabarse. Aunque se puede marcar una amplia variedad de metales con láseres de fibra (como aluminio, acero y acero inoxidable), cada aleación tiene propiedades únicas que afectan la forma en que el rayo láser interactúa con la superficie.
  2. Determine la información que debe marcarse si tiene necesidades de trazabilidad. Esta información puede incluir el peso, número de pieza, número de molde, fecha y hora, etc.
  3. Determine los tipos de marcas. Estos pueden incluir texto, caracteres alfanuméricos, logotipos y códigos como códigos de matriz de datos.
  4. Determine cuánto tiempo está disponible para marcar. Incluso una estimación aproximada puede resultar útil para encontrar la potencia láser adecuada para sus necesidades.
  5. Empiece a pensar en las opciones de láser. Las soluciones de grabado láser pueden incluir una carcasa de seguridad láser, una HMI para ajustar fácilmente el láser para diferentes operaciones, un sistema de extracción de polvo, una cuchilla de aire para evitar la acumulación de polvo en la lente y mucho más.
  6. Identifique la clasificación de IP que necesita. Esto lo dicta el entorno en el que está integrada las máquinas de grabado láser de fibra. Las plantas de colada, por ejemplo, requieren un nivel de protección más alto que las líneas de montaje. Algunos láseres tienen una mejor protección contra el polvo y las proyecciones de líquidos.
  7. Identifique las certificaciones eléctricas requeridas en su país. Como cualquier equipo eléctrico, si el láser no cumple con estos requisitos, es posible que se le prohíba instalarlo. Por ejemplo, la certificación "UL" está vigente en los EE. UU.; la “CE” en Europa; y el "CSA" en Canadá.

Una vez que tenga una lista de láseres que le interesen, esta información lo ayudará a identificar rápidamente qué láseres cumplen sus requisitos.

¿Por qué elegir un láser de fibra para el grabado de metales?

Los láseres de fibra no son la única opción para el grabado de metales. Otros tipos de láseres (como los láseres Nd: YAG) pueden producir longitudes de onda similares y, por lo tanto, pueden utilizarse para las mismas aplicaciones. Entonces, ¿por qué elegir un láser de fibra?

Los diferentes láseres se pueden configurar de manera diferente y, por lo tanto, ofrecen ventajas únicas. Los láseres de fibra ofrecen las siguientes ventajas:

  • Las fibras ópticas ofrecen una mejor calidad de haz (en otras palabras, el rayo láser está mejor enfocado) debido a sus propiedades de guía de luz. Como resultado, los láseres de fibra son más eficientes al grabar metales.
  • Tienen un bajo consumo de energía y un pequeño requisito de gestión del calor.
  • Son compactos.
  • Tienen un bajo costo de propiedad y bajos requisitos de mantenimiento, lo que los hace ideales para líneas de producción automatizadas en el área de trabajo. Los fabricantes no necesitan recalibrarlos para mantener su eficiencia a lo largo del tiempo.
  • La fuente láser tiene un tiempo medio alto entre fallos (100.000 horas). Esto significa que los láseres de fibra pueden funcionar a tiempo completo durante más de 10 años con los mismos resultados de alta calidad.

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¿Cómo funciona la tecnología láser de fibra?

Comprender la tecnología láser puede ayudarlo a tomar una decisión más informada al comprar un láser. Para explicar cómo funciona cada componente, repasemos el viaje de un rayo láser, comenzando en los diodos láser, pasando por la fibra óptica y finalmente golpeando la pieza a grabar.

Fiber laser components

El módulo de la bomba

El viaje del rayo láser comienza cuando los diodos láser emiten luz. Al pasar a través de la fibra óptica, la luz viaja al medio de ganancia y lo bombea con fotones que, a su vez, excitan los fotones que ya están en el medio de ganancia. Esto genera una acumulación de energía.

El módulo resonador

Cuando los fotones entran en el módulo resonador, rebotan de un lado a otro entre dos rejillas de Bragg. Una rejilla de Bragg es una pieza de fibra óptica con rayas de menor densidad que controlan qué longitudes de onda se reflejan y cuáles no. Actúa como espejo selectivo.

Una de las rejillas de Bragg es semirreflectante, lo que significa que solo pasan los fotones de longitudes de onda específicas. Estos fotones forman el rayo láser. Para nuestros láseres de fibra dopada con iterbio, solo pasan los fotones con una longitud de onda de 1064 nm.

La distribución del rayo      

Antes de que el rayo láser genere un marcaje permanente en la superficie de la pieza, atraviesa una lente y, a veces, un expansor de rayo, ambos ubicados dentro del cabezal láser.

El lente enfoca el rayo láser en una sola ubicación, lo que le permite generar suficiente energía para grabar. El expansor de rayo, por otro lado, expande el tamaño del rayo láser (generalmente denominado tamaño del punto).

Un rayo más grande tolera mejor las variaciones de posicionamiento de las piezas, evitando ajustes entre dos trabajos. Debido a que la mayoría de los láseres de fibra tienen una baja tolerancia a las variaciones de posición de las piezas, debe prestar atención a esto al elegir un láser de fibra.

Los láseres de fibra dirigen el rayo a una ubicación específica en la pieza utilizando espejos. Estos espejos se controlan mediante "motores de galvanómetro" (o galvos), un tipo especial de motor que puede mover el rayo láser de manera muy precisa y a alta velocidad. El rayo finaliza su viaje de grabado cuando deja el cabezal láser para golpear la superficie.

El paso final: elegir un Láser

Cuando llegue el momento de elegir, tome en cuenta el tipo de fuente láser que necesita, así como si el rayo debe ser pulsado o continuo. Obtenga una idea de cuánto tiempo de marcado está disponible y asegúrese de haber recopilado otra información básica (tipo de materiales, necesidades de trazabilidad, tipos de marcado, opciones de láser, certificaciones requeridas, etc.) para comprender los requisitos de su aplicación.

Una vez que tenga esto, ejecute pruebas de muestra con diferentes empresas. Esto le permitirá tomar una decisión informada y elegir el mejor láser de fibra para su aplicación.

Si está interesado en obtener más información sobre nuestros productos, puede consultar nuestra gama de máquinas láser (para soluciones llave en mano), así como nuestros grabadores láser OEM (para soluciones personalizadas con integradores de sistemas).

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Jerome Landry

Trained in physics and physical engineering, Jerome has been working in the high-tech industry for more than 4 years. He is currently a technical sales specialist at Laserax. He has hands-on experience with laser processes and their interaction with materials, as well as with industrial traceability standards. This allows him to guide clients toward the best laser solution.