Uit het toepassingslab: Hoe ver onscherp is nog leesbaarheid?
Markeren met laserstraling is een gevestigd proces. Toch krijgen we nog steeds vragen over hoe tolerant het laserproces is ten opzichte van positieafwijkingen.
Hieronder vindt u enkele overwegingen en een reeks afbeeldingen over het markeren van bewegende delen. Bij het markeren van bewegende delen - ook bekend als"on the fly" markeren- spelen naast het optische effect van defocussering ook effecten van de synchronisatie tussen materiaalbeweging en straalafbuiging een rol. Deze effecten worden in een apart artikel behandeld. Het artikel is gerelateerd aan dit onderwerp: Productmarkering in beweging - Hoe werkt het? en de videotutorial: "Tips en trucs voor de encoder". Hierna beperken we ons tot optische beeldvorming.
Als er producten van verschillende hoogtes op een lijn worden geproduceerd of als het markeerstation mobiel is en op verschillende lijnen wordt gebruikt, kunnen er problemen optreden bij het focussen van de laserstraal.
In elk geval is het gebruikelijk om de werkafstand af te stellen en te controleren. En dat is een goede zaak. Tijdens dit proces kun je echter "de kerk in het dorp laten". Met een kundige keuze van een vlakke lens is het aanpassen van de focuspositie immers geen raketwetenschap - en in sommige gevallen niet eens nodig.
Het hier getoonde voorbeeld heeft betrekking op PVC-profielen met verschillende geometrieën. Omdat er soms zacht PVC wordt gebruikt, is de vormnauwkeurigheid op de markeerpositie niet altijd constant.
In ons toepassingslaboratorium werd daarom eerst de maximale markeersnelheid bepaald met de laser van de gewenste vermogensklasse (in dit geval eenCO2-laser van 10 W).
Het resultaat is te zien in afbeelding 1 - de maximale bandsnelheid van de extruder kon 14 m/min bedragen met een brandpuntsafstand van 100 mm. Er is vrijwel geen verschil in de markeerkwaliteit tussen de instelling in focus en 5 mm buiten de focus (Afbeelding 2).
Als bij de maximumsnelheid van 14 m/min een volledige 10 procent van de brandpuntsafstand, d.w.z. 10 mm, buiten beeld raakt, neemt de markeerkwaliteit af en wordt het procesvenster verlaten. (Afb. 3)
In dit geval is de "afstandsprestatie" niet langer voldoende om alle tekens betrouwbaar te markeren.
Omdat de werkelijke processnelheid van de klant echter aanzienlijk lager ligt en zelfs 5 m/min nog enige reserve biedt, werd dezelfde testreeks herhaald bij 5 m/min. Dit kan alvast gezegd worden: het proces werd aanzienlijk toleranter voor defocussing.
In dit geval lag de scherpstelling er 15 mm naast. Omdat de afstand nog steeds voldoende is, is het markeerresultaat zeer goed - met een afwijking van de focuspositie van 15 procent van de brandpuntsafstand.
In feite ligt de drempel van het procesvenster nu op iets minder dan 20 mm van de focus met hetzelfde vermogen, dezelfde brandpuntsafstand en een snelheid die is teruggebracht tot 5 m/min. Het is dus bijna verdubbeld.
Tot slot werd de brandpuntsafstand veranderd in 200 mm met behoud van 10 W en 5 m/min.
De lijnbreedte van de markering in het brandpunt nam iets toe en zelfs met een afwijking van 50 mm van de focuspositie werd een acceptabel markeringsresultaat verkregen (Fig. 6 en 7).
Wat een aanvaardbare markeerkwaliteit is, is daarom een kwestie van subjectieve beoordeling, zolang machineleesbaarheid niet vereist is. De testresultaten mogen ook niet zo worden geïnterpreteerd dat focussering in het laserproces irrelevant is. Het is belangrijk om de nodige voorzichtigheid te betrachten. Markeerprocessen met bewegende producten zijn in dit opzicht veeleisender dan markeringen bij stilstand.
Wat echter opvalt, is het grote instelbereik dat in deze toepassing kan worden bereikt door eenvoudigweg de brandpuntsafstand te kiezen en de markeersnelheid aan te passen.
Een brede selectie van vlakveldlenzen maakt het mogelijk om afwijkingen als gevolg van positioneringsfouten of verschillende producthoogten binnen de getoonde grenzen te compenseren zonder dat hiervoor verdere technologische of financiële uitgaven nodig zijn.
De mate waarin dit mogelijk is, moet echter per geval worden bepaald. Het materiaal, de golflengte, de markeersnelheid en niet in de laatste plaats de verwachtingen van de klant hebben hier namelijk ook een belangrijke invloed.
Als u een overeenkomstige toepassing hebt, controleren we graag samen met u hoe het proces kan worden geoptimaliseerd voor kostenefficiëntie en kwaliteit. Praat met onze experts.
