レーザー彫刻機

レーザーマーキングマシンは、レーザー光を使用して、製品の表面に文字、ロゴ、QRコード、バーコード、各種パターンなどを直接マーキングする技術ソリューションです。製品のマーキングや識別、品質管理に活用されており、高速かつ高精度なマーキングと、消えにくい恒久的な印字が可能であることから、さまざまな製造分野で幅広く導入されています。加工する材料や用途に応じて、CO₂レーザー、ファイバーレーザー、グリーンレーザー、MOPAレーザーなど、適切なレーザータイプを選択することができます。従来のマーキング方法と比較して、レーザーマーキングは高い精度と処理速度に加え、非接触で加工できるという優れた特長があります。また、金属、樹脂、ゴム、セラミックスなど、さまざまな工業材料へのマーキングに対応できます。それでは、企業の生産要件を満たすためには、どのようなレーザーマーキングマシンを選べばよいのでしょうか。以下の記事では、CNC VINAと一緒に詳しく見ていきましょう。

レーザー彫刻機とは何ですか？

レーザー彫刻機は、レーザー ビームを使用してさまざまな素材に永久的なマークを作成するデバイスです。このプロセスには、高出力レーザービームを材料の表面に照射し、材料を溶融、蒸発、または変色させることが含まれます。これにより、摩耗に強い永久的なマークが作成されるため、レーザーマーキングは産業用途に最適です。

レーザー彫刻機の概要

レーザー彫刻機では、集束した光線を使用して材料の表面にマークを付けます。ビームが材料に接触すると、材料の特性と外観が変化します。レーザー彫刻機によって集束されたビームは特定の領域をターゲットにし、仮想表面または読み取り可能な表面上で簡単にスキャンできる高コントラスト、正確かつ高品質のマークを機械が生成できるようにします。この特徴により、レーザー加工機は耐久性と精度が必要な用途に最適です。

レーザー彫刻機はどのように動作するのですか?

レーザーマーキングプロセスがどのように機能するかを理解するには、マーキングを行うレーザーマーキングマシンとレーザービームの生成を理解する必要があります。

レーザー彫刻機で実行される手順:

ステップ 1:レーザー ビームを作成する

レーザー マーキング装置におけるレーザー ビームの生成は、次の 3 つの重要なコンポーネントに依存します。

発光媒体は、機械が必要とする波の位置と励起エネルギーを決定します。一般的な発光媒体には、ネオジムをドープしたイットリウム アルミニウム ガーネット (固体)、有機染料 (液体)、および CO2 (気体) が含まれます。発光媒体は、ファイバーレーザーなどの幾何学的形状であってもよい。

ポンプ源はレーザー彫刻機にエネルギーを注入する役割を果たし、このエネルギーが発光媒体を刺激し、自然放出または誘導放出による光子の放出を引き起こします。

光共振器は反射鏡（高反射鏡）と部分反射鏡（出力カプラ）を備えています。発光媒体から発せられた光を反射する機能を持っています。また、変調器や Q スイッチなど、生成されるレーザー ビームの特性を変更できるものが含まれる場合もあります。

エネルギーが発光媒体に導入されます。これにより、発光媒体原子が励起され、光子が放出されます。光は光共振器に入り、全反射を受けてレーザービームを生成します。その後、レーザーを Q スイッチ、レンズ、ビームエキスパンダーなどのコンポーネントに渡して、ビームを放出する前にビームを整形します。

ステップ 2:マークを付ける

レーザー光がワーク表面に当たると、発生した熱エネルギーにより材料の性質や特性に変化が生じます。変化の種類は、選択したレーザー技術によって異なります。永久的なマークがワークピースの表面に残ります。

細部の製造にレーザー彫刻機を選ぶ理由は何ですか?

レーザーマーキングプロセスは、ドットマーキングやインクマーキングなどの他のマーキング方法よりも推奨されます。レーザー彫刻システムを選択すべき理由をいくつか紹介します。

高速

レーザーを使用すると、材料にさまざまなデザインやパターンを短時間で簡単に作成できます。これは、速度がオペレーターに依存する従来のマーキングとは異なります。その結果、速度が遅くなり、より多くの時間がかかります。さらに、スピードが速いため、部品の生産がより効率的になります。

永久にマークを付ける

金属マーキング システムと同様に、レーザー マーキング技術は、化学物質などの過酷な条件下でも耐久性のあるマークを作成します。したがって、永久マーキングのため、自動車や航空などの部品製造業界が好んで使用します。永続的で耐久性のあるマーキングにより、これらのメーカーは使用場所に関係なく製品を追跡し、識別することができます。

非接触プロセス

このプロセスは非接触で行われます。その結果、材料の物性は変化しません。さらに、非接触であるため、レーザー技術は製造業界や生産業界で普及しています。

環境への配慮

レーザーマーキングシステムは、インクジェットマーキングと比較して、化学薬品などの消耗品を使用しません。したがって、有害物質が環境中に放出される可能性は低くなります。さらに、レーザー技術はドット技術とは異なり、騒音を発生しないため、環境に優しい技術です。

人気のレーザー彫刻機のテクニック

部品の製造プロセスにはいくつかのレーザーマーキングシステムが適用されています。それぞれのタイプにはレーザーを使用するための機構があります。たとえば、レーザー彫刻では素材の一部が除去されます。そのため、ロゴや文字の加工に応用されています。最も一般的なレーザー マーキングの 3 つのタイプは次のとおりです。

蒸気レーザー彫刻

レーザー蒸気マーキングは、部品の製造や試作において最も一般的なマーキング方法であり、金属、セラミック、プラスチックなどの材料の加工に適しています。他のレーザーマーキング方法と同様に、リストにある他の方法よりも目立たないものの、永久的なマーキングが可能です。

蒸気レーザー彫刻はサブトラクティブプロセスです。つまり、レーザービームを使用して材料の表面の一部を除去します。表面に焦点を合わせたレーザー ビームは、除去された材料をプラズマまたは蒸気に変え、ヒューム抽出装置によって除去されます。剥がすと、指で簡単に感じることができる彫刻跡が残ります。

画像4：蒸着レーザー彫刻技術

溶融レーザー彫刻

溶融レーザー彫刻は、ワークピースに永久的なマークを作成するもう 1 つのマーキング方法です。通常、アルミニウム、スチール、ステンレス鋼、鉛などの金属の彫刻に適用できます。溶融レーザー彫刻機は、ワークピースの表面にパルスレーザービームを放出することによってワークピースを彫刻します。表面に当たると、材料はビームを吸収して熱に変換し、表面を溶かして持ち上げます。

このタイプのレーザーで彫刻された表面は、蒸発レーザーでの彫刻とは異なり、深さが無いため、必要なエネルギーが少なくなります。さらに、見やすくなりました。たとえば、レーザー彫刻された溶融アルミニウムは、レーザー彫刻された蒸発アルミニウムよりも透明です。

レーザーアニール

レーザーアニーリングは、寸法精度が重要な製品に一般的に使用される非サブトラクティブプロセスです。これには、レーザー光線を使用して金属表面をゆっくりと加熱および冷却し、金属表面の温度に応じて色（黄色、赤、または緑）を変化させることが含まれます。

レーザーアニーリングは、色が熱や酸化物の影響を受けないため、非鉄金属やアルミニウムには適していません。

レーザー彫刻機の分類

レーザーには多くの種類がありますが、ここでは製造部品のマーキングに使用される 4 つの最も一般的なタイプについて説明します。

CO₂レーザー彫刻機

CO2レーザーマーキングマシンは、レーザー放射媒体としてCO2を使用し、有機材料に最適なマーキング システムです (特殊なマーキング剤で金属を処理した後の金属にも適しています)。 -コントラスト署名)。

すべてのレーザーマーキングシステムの中で最も長い波長（10600nm）を備えており、さまざまな業界で必要とされるさまざまな材料のマーキングに役立ちます。さらに、特に板金レーザー切断において、厚い材料を扱う際のマーキング速度も高速化されます。

CO₂ レーザーは産業用途により適していますが、メンテナンスコストとエネルギー消費が高くなります。さらに、他のものよりも遅いです。

ファイバーレーザーマーキングマシン

ファイバーレーザーマーキングマシンは、ハイテク光ファイバーを発光媒体として使用する、より新しく、よりシンプルで、より柔軟なマーキングシステムです。金属、スチール、アルミニウムなどの非有機材料のマーキングに適しています。

光ファイバーマーキングシステムはマーキング速度が速く、エネルギー消費が少なくなります。さらに、メンテナンスもほとんど必要ありません。ただし、厚い材料のマーキングには適していません。

グリーンマーキングレーザー彫刻機

グリーンマークレーザー彫刻機は高波長（532nm）です。これらは、PCB 回路基板、軟質プラスチックなどの反射率が高く敏感な材料のマーキングに適しています。さらに、ワークピース上に高精度のマーキングを生成し、さまざまな種類の材料を吸収できます。

MOPAレーザー彫刻機

Main Oscillator Power Amplifier (MOPA) レーザーを適用すると、高品質の金属やプラスチックにダーク スポットを作成できます。マスターオシレーターを使用してビームを生成し、パワーアンプを使用して出力パワーレベルを高めます。

通常、レーザー マーカーのパルス幅は調整できません。ただし、MOPA レーザーの場合、パルス幅とパルス エネルギーは調整可能です。その結果、非常に柔軟になります。

機械加工におけるその他の直接部品マーキングプロセス

幅広い産業用途に使用できるマーキング技術は他にもあります。最も一般的なマーキング手法は次の 3 つです。

マーク

ドット マーキング システムは、超硬ピンまたは炭化タングステンを使用し、圧縮空気または電気を使用して深く永久的なマークを作成します。レーザー マーカーとは異なり、ドット ピーンは材料の表面に熱衝撃を与えません。ただし、機械的強度があるため、耐久性のある部品にのみ適しています。

インクジェットプリンターによるマーキング

インクジェット印刷は、インクを使用してパーツにマークを付ける非接触プロセスです。インクジェット マーキングには、感熱式と化学式の 2 種類があります。

サーマルインクジェットプリンタには、熱を使用してインクを材料の表面に転写するプリントヘッドが搭載されています。食品パッケージや医療機器などの敏感な部品にマークを付けるために使用されます。

化学プリンターはより複雑で、独自のインクと紙を使用して、ガラス、金属、プラスチックなどのさまざまな素材に印刷します。

ケミカルエッチング

このサブトラクティブ プロセスでは、化学スプレーを使用してワークピースの表面から材料を除去し、金属上に永久的なマークを作成します。

デザインやロゴをフォトレジストに印刷し、UV光にさらしてから、金属表面にデザインを重ねることで機能します。セットを塩化第二鉄などの腐食性溶液にさらすと接点が腐食します。

レーザー彫刻機の応用

レーザーマーキングは、トレーサビリティと部品の識別において幅広い産業用途に使用されています。メーカーはレーザー マーカーを使用して、製品に有効期限、バーコード、製造日、ロゴを適用できます。したがって、レーザーマーキング技術は、食品、医療、航空宇宙、自動車、エレクトロニクス産業で使用されています。

レーザー刻印機は、産業分野における生産工程で求められる高速性、精度、耐久性に優れた現代的なマーキングソリューションの一つです。材料、製品の形状、使用目的に応じて、企業は適切なレーザー技術やマーキング方法を選択することができます。現在のレーザーシステムは、鮮明なマーキングを実現するだけでなく、製品の識別、管理、トレーサビリティにも効果的に対応できます。レーザー刻印機を導入することで、消耗品の使用量を削減し、環境への負荷を抑えながら、生産工程の最適化にもつながります。特に、自動化システムと組み合わせることで、高い生産性と安定性が求められる生産ラインにも対応することが可能です。そのため、適切なレーザー刻印システムへの投資は、スマートな生産体制や自動化を目指す企業にとって、検討する価値のある選択肢といえます。レーザー刻印機にご興味・ご関心がございましたら、ぜひCNC VINAまでお気軽にお問い合わせください。実際の生産ニーズに合わせた設計により、さまざまなご要望に対応し、お客様の製品に最適な効果的なソリューションをご提案いたします。

レーザー彫刻機が必要なお客様は下記までお問い合わせください。

ベトナム CNC & テクノロジー アプリケーション株式会社

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