L'incisione laser è un termine ampio che comprende una varietà di processi di marcatura e incisione superficiale. Viene utilizzato su un'ampia varietà di articoli, come parti automobilistiche, dispositivi medici, barili, componenti microelettronici e lapidi.
L'incisione laser è un metodo per creare segni o motivi visibili su una varietà di materiali. Infatti, la definizione esatta di "acquaforte" (in contrapposizione a marcatura o incisione) varia a seconda del materiale e dell'applicazione. In generale, l'incisione laser è diversa dalla marcatura; comporta la modifica del contorno superficiale della parte, anziché semplicemente modificare il colore o la struttura della superficie. Tuttavia, questo cambiamento nel contorno (che può essere in rilievo o in rientranza) è solitamente molto più superficiale rispetto ai cambiamenti causati dall'incisione laser.
L'incisione laser viene implementata allo stesso modo di molti altri processi di marcatura, incisione e taglio. Infatti, non è raro utilizzare un unico strumento laser per eseguire tutte queste funzioni. Per creare il modello desiderato, il raggio laser viene scansionato attraverso la superficie del pezzo mentre viene modulato (potenza variabile). Un modo per produrre questo movimento è utilizzare un sistema di scansione galvanometrica. In questo caso il movimento del raggio si ottiene spostando uno specchio. Questo metodo viene spesso utilizzato per pezzi di piccole dimensioni a causa delle velocità elevate. Inoltre, la tecnologia può incidere parti curve (solitamente in combinazione con il movimento rotatorio della parte). Le fasi di movimento lineare possono essere utilizzate anche per spostare l'ottica di emissione del raggio (o anche la parte stessa) per rappresentare il modello di marcatura. Parti più grandi, come insegne e monumenti, vengono quasi sempre incise utilizzando questo metodo.
Differenze nei materiali
L'incisione laser può essere eseguita su quasi tutti i tipi di materiali, inclusi metalli, plastica, vetro, ceramica, pietra naturale e dispositivi a semiconduttore.
1. L'incisione laser di parti metalliche si trova in molti settori, tra cui quello automobilistico, aerospaziale, dei dispositivi medici, del petrolio e del gas, ecc. Può essere applicata a quasi tutti i metalli, inclusi alluminio, acciaio, ottone, rame e titanio.
L'incisione laser dei metalli generalmente comporta il riscaldamento del materiale finché non si scioglie e si espande leggermente. Dopo un breve riscaldamento laser, il materiale si raffredda quasi immediatamente. Si solidifica in un'area rialzata con una consistenza più ruvida rispetto a prima.
Per i metalli, l'incisione laser in genere modifica l'altezza della superficie di meno di circa 25 µm. Al contrario, l’incisione laser in genere lo modifica dieci volte più in profondità. Poiché l'incisione di segni più profondi richiede la rimozione di più materiale, l'incisione laser può solitamente essere completata più velocemente.
Un altro vantaggio dell'incisione laser è che può produrre segni scuri, chiari o addirittura grigi. L'incisione laser produce solitamente solo segni scuri. Tuttavia, i segni incisi leggeri non sono durevoli e resistenti all'usura come i segni incisi.
2. Il vetro inciso al laser può essere utilizzato per scopi decorativi e commerciali. Testi, disegni e altri modelli complessi, persino immagini, possono essere incisi su bicchieri, tazze, bottiglie, medaglie e specchi. In campo industriale, molti prodotti (come bevande o medicinali, ecc.) devono essere contenuti in contenitori di vetro e informazioni come i numeri di lotto e la durata di conservazione possono essere incise sulla superficie dei contenitori. Allo stesso modo, numeri di serie e codici di tracciabilità possono essere incisi su substrati di vetro utilizzati nella microelettronica e nella produzione di display.
Le aree incise al laser sul vetro hanno un effetto "smerigliato": semitrasparente anziché completamente trasparente. Ciò si ottiene rimuovendo una quantità molto piccola di materiale (solitamente inferiore a 25 µm). Vale la pena ricordare che il processo di incisione produce una struttura superficiale più ruvida.
L'incisione laser è superiore ad altri metodi meccanici e chimici perché è veloce, pulita e si adatta facilmente alle superfici curve (comune su bicchieri e bottiglie di vino).
3. L'incisione laser della pietra naturale (come granito o marmo) è ampiamente utilizzata per lapidi, targhe e scopi architettonici. Come l'incisione del vetro, anche questa rimuove solo strati molto piccoli di materiale e modifica la struttura della superficie.
L'incisione laser viene quasi sempre utilizzata per creare segni chiari su superfici di pietra scura. Il motivo dell'incisione laser è costituito da tanti piccoli punti vicini tra loro, proprio come copiare una foto su un giornale. Ciò rende possibile incidere quasi tutti i motivi, anche i segni in scala di grigi.
Pertanto, oltre al testo, è possibile incidere facilmente anche foto, disegni e altri disegni. La pietra incisa al laser di solito produce un segno visivamente più accattivante rispetto alla sabbiatura o all'incisione meccanica. Anche l'incisione laser è molto più veloce di questi altri metodi.
4. La marcatura laser dei polimeri si trova in una gamma estremamente ampia di prodotti commerciali, medici e di consumo, nonché in insegne e articoli di novità. Poiché i materiali e i processi coinvolti variano notevolmente, è difficile definire con precisione l’incisione laser dei polimeri e in che modo questo processo differisce dalla marcatura o dall’incisione. La tecnica comunemente utilizzata del "blistering", che lascia un leggero segno su una plastica scura, è sicuramente considerata un'incisione, poiché produce solo un leggero rilievo superficiale (meno di 50 µm).
L'incisione laser è abbastanza comune anche nella produzione di semiconduttori e nella produzione di microelettronica perché può produrre segni ad alto contrasto nei polimeri senza introdurre calore significativo nella parte. Ad esempio, i flip chip e altri tipi di imballaggi di semiconduttori possono essere contrassegnati senza danneggiare i circuiti che contengono.
L'incisione laser dei semiconduttori stessi viene utilizzata in tutta la produzione microelettronica. Questo perché la profondità dei segni poco profonda (tipicamente 10 µm o meno) produce segni ad alto contrasto senza causare alcun danno ai circuiti circostanti o sottostanti. L'incisione laser è particolarmente adatta per marcare numeri di serie e altri identificatori sul retro dei wafer. Viene utilizzato anche su coperture sottili di stampi per dispositivi confezionati.
Laser per incisione
A causa dell'ampia gamma di materiali coinvolti e dei diversi requisiti, durante l'incisione vengono utilizzati molti tipi diversi di laser.
| Laser a fibra |
I laser a fibra sono spesso la prima scelta per incidere questi materiali perché la loro emissione nel vicino infrarosso si avvicina molto alle caratteristiche di assorbimento della maggior parte dei metalli. Possono anche incidere la ceramica e alcuni polimeri. I laser a fibra per l'incisione offrono gli stessi vantaggi in altre applicazioni. Questi vantaggi includono bassi costi di proprietà, elevata affidabilità, lunga durata, eccellente qualità del raggio e flessibilità di implementazione. |
| Laser a CO2 | I laser a CO2 emettono luce nel lontano infrarosso, che è ben assorbita da quasi tutti i materiali organici. Ciò li rende ideali per incidere il legno e la maggior parte dei polimeri. I laser CO2 vengono spesso utilizzati anche per incidere la pietra naturale. |
| Laser DPSS | I laser a stato solido pompati a diodi possono fornire un'elevata potenza in uscita in luce verde o ultravioletta con un'eccellente qualità del raggio. Ciò li rende ideali per due tipi specifici di applicazioni di incisione. Il primo riguarda i materiali che non assorbono bene le lunghezze d’onda più lunghe. Questo è il caso di alcuni polimeri. La seconda applicazione riguarda materiali sottili o sensibili al calore. La maggior parte dei materiali ha generalmente un'elevata capacità di assorbimento per le lunghezze d'onda più corte, in particolare la luce ultravioletta, il che significa che la luce laser viene completamente assorbita a profondità relativamente basse. Il risultato è un minor riscaldamento dell’area circostante. Per questo motivo, l'incisione laser DPSS viene utilizzata nella produzione e nell'imballaggio di semiconduttori, nella produzione di altri componenti elettronici, nei prodotti medici e negli schermi di visualizzazione. |
| Laser a semiconduttore | I laser a semiconduttore hanno un ampio intervallo di lunghezze d'onda, dal blu al vicino infrarosso, che li rende capaci di incidere un'ampia gamma di metalli e non metalli. La combinazione unica di qualità del raggio e caratteristiche di costo di questi laser li rende ideali per sistemi di incisione economici, principalmente per piccole officine, produttori di targhe e medaglie e hobbisti. |
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