Teksturowanie powierzchni i grawerowanie - AgieCharmilles LASER P

2019-02-04 08:00

Pierwsze skojarzenia z przemysłowym wykorzystaniem techniki laserowej to cięcie oraz znakowanie. Jednak nowoczesne obrabiarki wieloosiowe umożliwiają także teksturowanie powierzchni, w tym grawerowanie. Teksturowanie nadaje finalną fakturę obrabianej powierzchni i stanowi alternatywną metodę wobec trawienia fotochemicznego. Jednak w przeciwieństwie do trawienia, teksturowanie laserowe zapewnia powtarzalność faktury, a przy okazji nie ma negatywnego wpływu na środowisko naturalne.

AgieCharmilles LASER P 400U

Technika ta jest wykorzystywana najczęściej w przypadku form i matryc w celu nadania określonych właściwości użytkowych i estetycznych produktowi (np. obudowie smartfonu, aparatu fotograficznego, desce rozdzielczej samochodu).

GF Machining Solutions oferuje maszyny do teksturowania laserowego AgieCharmilles LASER P od 2009 r. - są to obrabiarki wyposażone wyłącznie w źródło laserowe. W portfolio znajdują się również obrabiarki hybrydowe – łączące dwie technologie obróbki (np. obrabiarki Microlution do skrawania i grawerowania).

Grawerowanie - efekt finalny obróbki laserem

W teksturowaniu laserowym wymagany jest bryłowy lub powierzchniowy model faktury powierzchni obrobionej. Model tekstury opracowuje się często na podstawie skanu lub zdjęcia w skali szarości.

Maszyny do laserowego teksturowania z rodziny AgieCharmilles LASER P zostały skonstruowane na bazie frezarskich centrów obróbkowych CNC albo od podstaw (np. LASER P 400U i 4000U). Korpus wraz z osiami stanowi pełną, masywną, a przy tym stabilną wymiarowo konstrukcję.

Teksturowanie powierzchni w przetwórstwie tworzyw sztucznych

Maszyny do teksturowania laserowego LASER P firmy GF Machining Solutions są wykorzystywane przede wszystkim do nadawania faktury powierzchni w formach w przetwórstwie tworzyw sztucznych (m.in. przy produkcji opon, butelek plastikowych, odbłyśników do lamp), w branży samochodowej (tapicerka, deska rozdzielcza), do produkcji uszczelnień, narzędzi tnących w jubilerstwie, przemyśle optycznym i obronnym.

Drugi obszar zastosowania to grawerowanie, czyli usuwanie materiału z profilu 3D – obróbka analogiczna jak na centrum frezarskim CNC, ale realizowana za pomocą wiązki laserowej, a nie narzędzia skrawającego. Przykładem może być grawerowanie danych alfanumerycznych na trudno dostępnych powierzchniach.

Ostatnim, dynamicznie się rozwijającym polem zastosowania jest blasting – technika pozwalająca na nadawanie określonej chropowatości powierzchni (w skali Ra) oraz tworzenie tzw. powierzchni funkcjonalnych, to jest o właściwościach hydrofobowych albo antyseptycznych, o dużej przyczepności lub niepozwalających np. na oblodzenie (wykorzystane w czujnikach lotniczych).  

Laser blasting - nadawanie określonej chropowatości powierzchni - tworzenie powierzchni funkcjonalnych

W wyniku teksturowania i grawerowania uzyskiwany jest wysoki kontrast. Zwłaszcza w tym ostatnim przypadku jest to cecha pożądana. Nie ma bowiem konieczności poprawiania czytelności wygrawerowanych danych alfanumerycznych.

Obrabiarki GF Machining Solutions z rodziny LASER P nie byłyby w stanie zapewnić oczekiwanych efektów obróbki bez wielofunkcyjnej głowicy lasera.

W maszynach laserowych GF Machining Solutions wykorzystywane są dwa typy źródeł laserowych, różniące się długością trwania impulsów: nano (10−9 s) i femto (10−15 s). Źródło nano to klasyczny laser światłowodowy. Prawdziwą rewolucję w obróbce laserowej stanowi laser femto. Ze względu na krótki czas impulsów oferuje on tzw. zimną ablację. Proces ten polega na przejściu usuwanego materiału bezpośrednio z fazy stałej do gazowej (odparowanie). Nie dochodzi do stopienia materiału ani wydzielenia ciepła na jego powierzchni. Jakość wykonanej powierzchni jest znacznie lepsza: bez przypaleń, zniekształceń i warstwy białej.  Dodatkowo obróbka laserem femto jest 10-krotnie szybsza niż laserem nano. Zimna ablacja umożliwia obróbkę materiałów palnych, np. magnezu. Możliwe jest też tworzenie powierzchni wielokolorowych, takich jak hologramy. Przy czym hologram wytworzony na powierzchni formy będzie również odwzorowany na wyprasce.  

two-lasers-laser-p-400

Jako źródło wiązki laserowej wykorzystywany jest światłowodowy laser iterbowy (iterb to pierwiastek z grupy lantanowców), będący odmianą lasera włóknowego. W takich laserach stosuje się światłowód domieszkowany aktywnymi jonami wewnątrz rezonatora optycznego. Wykorzystywane jest promieniowanie półprzewodnikowych diod laserowych.

Lasery iterbowe mają bardzo duże wzmocnienie jednostkowe, co m.in. zapewnia niskie moce progowe i podnosi sprawność powyżej 80%. Cechy użytkowe predestynują lasery iterbowe do zastosowania w procesach produkcyjnych, w tym teksturowania powierzchni i grawerowania.

Cechą charakterystyczną źródeł laserowych stosowanych przez firmę GF Machining Solutions jest tryb pracy FlexiPulse. Technika ta pozwala na zmianę czasu impulsów przez użytkownika w zakresie od 4 do 200 ns. To daje lepszą kontrolę nad procesem oraz umożliwia uzyskanie znacznie wyższej jakości obróbki, dobór parametrów pracy do różnych materiałów i uzyskanie zadanej chropowatości powierzchni (kiedyś Ra była tylko parametrem wynikowym). Technologia FlexiPulse znacznie redukuje przypalenia w porównaniu z rezonatorami stałoimpulsowymi.

Po lewej standardowa obróbka, po prawej obróbka z zastosowaniem funkcj Smart Patch

W zależności od cech wykonywanej tekstury powierzchni wymagana jest różna wielkość plamki wiązki lasera. Dlatego w maszynach GF Machining Solutions wdrożono opcję szybkiej wymiany soczewek ogniskujących. Dostępne są plamki o średnicach: 25, 40 i 70 μm.

Elementem wyróżniającym obrabiarki laserowe GF Machining Solutions na rynku jest ich oprogramowanie, dzięki któremu ślady łączenia pól nie są widoczne. Niezależnie od ogniskowej jakość powierzchni jest ta sama. Funkcja Smart Patch inaczej oblicza proces, 10-krotnie zmniejszając liczbę kroków – dzięki temu możliwe jest dwukrotne skrócenie czasu obróbki powierzchni.

Zaletą obrabiarek firmy GF Machining Solutions jest ich przygotowanie do automatyzacji stanowiska obróbkowego. Standardowo w przypadku wybranych modeli można zastosować paletyzację z systemem 3R (modele Laser P 600U i 1000U).

W ofercie dostępne są modele obrabiarek z rodziny LASER P o różnych gabarytach: 400/400U/600U/1000U/1200U/4000U. Maszyna LASER P 1200U jest przeznaczona do wytwarzania form bocznych ścianek opon. Wartość liczbowa oznacza maksymalny przesuw w osi X obrabiarki
i tym samym informuje o potencjalnej wielkości przedmiotu obrabianego, którego maksymalna masa – w zależności od modelu LASER P i jego opcji – wynosi od 4 do ponad 20 000 kg.

Bardzo istotną kwestią dotyczącą nowoczesnych technik teksturowania jest możliwość podniesienia jakości produktu finalnego, co ma ogromne  znaczenie w sektorze dóbr konsumpcyjnych.

Wróć

O GF Machining Solutions