虽然激光打标和雕刻是成熟的工艺，但该行业的创新和投资正在继续突破性能界限。
MECCO 交钥匙激光打标系统。随着越来越多的行业在内部采用激光打标，对具有更高瓦数和更大床尺寸的更快系统的需求量很大。激光打标进步的关键组成部分是专有软件和连接性，它们提供了以前无法提供的打标选项或更顺畅地集成到生产流程中——尤其是即时应用程序。
并且，品牌保护始终存在值得关注的是，在重要部件上标记日期代码、序列号和其他识别数据有助于保护制造商免受假冒部件的责任，并提供质量保证向客户提供保证。
例如，FDA 要求的唯一设备标识 (UDI) 代码用于跟踪和追溯医疗设备。激光打标的另一个关键优势是即时识别不断运动的零件。墨水不能总是满足这种需求，而且还会产生堵塞问题，并且作为消耗品，必须加以管理。激光消除了这些问题。
新机遇
当 Dapra Marking Systems 聘请激光行业资深人士 Dave Noonan 担任激光销售和应用总监时，目标是利用新兴机遇提供一站式解决方案，提供从激光到排烟和自动化的一切服务。
Dapra（康涅狄格州布卢姆菲尔德）提供两条人眼安全的 1 级激光打标线：
- 基于机柜的 500d 可提供多种激光器：10-50 W 的光纤、6-20 W 的二极管泵浦固态 (DPSS) 以及绿色或紫外激光器。
- The纯光纤 400i 机柜系统可用于20–100 W。
两个机柜的尺寸均为 36 英寸宽 × 38 英寸高（914 × 965 毫米），便于标记小型或大型部件，24 × 32 英寸（610 × 813毫米）滑动头，便于访问和 12 英寸（305 毫米）观察窗。该系统可以配备额外的轴（Z、X-Y 平台）或各种用于标记圆形零件的旋转设备。
对于较长的零件，Dapra 可以构建一个具有更宽开口、电动门和可编程控制器的定制机柜Z 轴，或将打标头放在滑块上。 Dapra 还生产未封闭的 4 级系统，这种系统在特定应用中可能更高效，但需要采取适当的预防措施来保护眼睛和皮肤。
“我们不只是带着几个盒子走进我们的客户，说，‘我们需要你的应用程序来适应，’”Noonan 说。
这部分由Dapra单元打标，展示了激光在圆弧上准确打标的能力，定位齿轮齿间的二维标记。同时金属合金仍然很容易标记，塑料仍然存在挑战，因为“没有基本塑料这样的东西，”他说，“有些比其他的反应更好；有些可能会采用绿色激光，有些可能会与紫外线发生反应。这就是地方我们需要咨询客户并运行一些流程，让他们看到不同激光的反应。我经常看到标记，我可能认为它们看起来不太好，但客户对它们赞不绝口，反之亦然。”
Dapra 确保其客户了解关于激光打标可能适合或不适合某些应用的一切知识。例如，标记大量圆形零件可能不是最合适的。Noonan 强调了解所有项目参数-标记的类型和深度，垫子标记的序列号、功率和镜头要求——对 Dapra 的服务至关重要。
除了医疗、军事和航空航天可追溯性应用外，Noonan 说石油和天然气行业正在寻求从点针打标转向激光打标，部分原因是激光价格在过去 10 年中下降了 50%。 “有许多小零件——比如 20 磅 [9.1 千克] 或更小——必须进行处理。他们想要比针式标记更漂亮、更干净、对比度更高的外观和更深的深度。一位客户需要打标深度为千分之二十二，而除激光之外，您无法使用任何其他打标方法实现这一目标。”
激光打标还避免了前面提到的喷墨打标的问题。昂贵的钢制模具和容易磨损或折断的滚动标记正在让位于枪支行业卓越的激光美学，要求标记序列号的深度至少为 0.004 英寸（0.1016 毫米）。 Dapra 正在收购获得联邦枪支许可证，以便枪支制造商可以将枪支或部件发送给他们进行测试。
为混合物添加颜色
能够仅使用光束在其激光标记中产生颜色, Cajo Technologies（芬兰肯佩勒和路易斯安那州新奥尔良）在过去两年中一直在美国站稳脚跟。与其他公司一样，作为其系统核心的光纤激光器预计可持续使用 100,000 小时，即大约 11 年的使用寿命。
为了获得颜色，Cajo 成立于 2010 年，不对材料进行预处理Ismo Rantala 总统说，在用激光处理它们之前先添加颜料等添加剂。 “我们不加热材料。由于激光的精度，我们改变了氧化层的分子结构。颜色只是频率，所以我们改变从表面反射的频率。”
Cajo Technologies 在铝上进行激光打标，其系统可以进行彩色打标。专有软件——CajoMark 和 CajoCad——以及控制器是 Cajo 能力的关键。“我们是使用现成的组件，但我们自己混合它们，”Rantala 解释说。许多客户仍在了解 Cajo 方法的可能性。“我们有一个客户开始在他们的产品上使用彩色美国国旗。现在公司正在考虑做伪装标记。他们使用不同的金属部件，油漆不会留下，所以我们为他们做了样品。”
其他应用可能包括使用不同的颜色来识别组件，例如牙科钻头. 或者，企业可能需要不同颜色的徽标来代表不同的部门。通过仔细控制光束参数解开颜色标记的秘密，也促进了 Cajo 快速标记不断增长的范围的能力 of 具有挑战性的材料。
在最近对另一位潜在客户的测试中，Rantala 在四种类型的油漆层上执行了标记样本。通过微调光束，他在不破坏油漆层的情况下添加了徽标和文字。另一位客户使用不含添加剂的聚合物制造太阳镜。 “通常，激光只会穿过”这样的材料，他说。但通过拨入 Cajo 系统在材料中产生微型“气泡”，Rantala 执行了所需的标记。
与其他标记专家一样，Cajo 的绝大部分销售都是光纤激光器，几乎可以处理除了更有机或更柔软和精致的物品（如 PCB 板、硅胶和更软的塑料）之外的所有材料，这些材料均由 Cajo 的脉冲绿光激光器处理。二氧化碳对于 Cajo 用于标记木材、皮革或橡胶等有机物或用于雕刻玻璃的库存仍然至关重要。
Cajo 标记了许多用软聚合物绝缘的电线，包括g 一种仅在储气罐内使用的电缆。 “这是一种非常不同类型的材料，只有绿色激光才能在其上工作，”Rantala 说。他补充说，在许多应用中，绿色激光器还可以取代更昂贵的紫外线装置。
Cajo 装置还可以进行即时标记，无论是在上述电缆卷上还是在金属棒和铝挤压件上。 Rantala 说：“这个过程是如此之快，而且标记需求如此重要”，以至于墨水并不总是能胜任这项工作。 “一位客户说 90% 的停机时间是因为它的油墨机”，这些油墨机必须不断地重新填充——当部件以 3.3 fps (1.0 m/s) 的速度移动时并不理想。
操作员对 MECCO 的 EtherMark 系统进行编程。简化集成
对于位于匹兹堡的 MECCO，这不是不仅仅是用于打标的激光器类型——而是激光系统如何集成到不断发展的制造环境中。 “光纤技术已经接管了大部分应用，”总裁 Dave Sweet 说。 “我们有一种用于某些塑料的基于二极管的激光器。我们研究不同材料的不同波长——但我们已经这样做了 20 多年。”
对他来说，这是关于“如何应用技术并适应制造中的变化”——即自动化和工业 4.0 或智能制造的需求。通过在所谓的互联企业中集成激光器来实现创新。
MECCO 的解决方案侧重于其 SMARTmark 激光打标系统在制造车间的无缝连接。 “几年前，MECCO 和其他人一样，会带着一台连接到电脑的激光器来参加聚会，”Sweet 解释道。 “它使用了 Windows-based 界面对于许多在机器前有操作员或调出许多工作文件并即时调整的客户来说非常有用。”
但是假设用户正在用一些简单的条形码标记每年数十万甚至数百万个零件上的人类可读字符行。如果试图通过计算机和数据库或可编程逻辑控制器 (PLC) 的接口将该信息发送到激光器，用户必须编写自定义代码，Sweet 说。那时“激光不是制造车间的一部分——它可能非常笨重。”
作为回应，MECCO 发布了一个全 EtherNet/IP 接口，“这样 PLC 程序员就可以控制并发送动态使用 EtherNet/IP 或 Profinet 将信息传输到我们的机器，”他说。我们不要求他们学习我们的软件或花费大量时间开发编程语言来进行交流。都是用他们的母语写的。”
这个回答这是许多传统 MECCO 设备用户的主要关注点。 “每次他们想要更改程序或数据时，他们都必须让 IT 参与进来，”Sweet 说。 “制造工程师不想去 IT，因为制造车间的人正在考虑秒和分钟来启动和运行某些东西或对系统进行更改。 IT 以不同的节奏思考；解决问题需要数小时、数天或数周。我们的客户没有时间，也不想要一个他们无法支持的复杂系统。” EtherNet/IP 允许在几分钟内进行现场更改，从而消除了数小时的编程时间。
MECCO 系统还提供故障安全操作性——例如，视觉检测系统可防止操作员手动加载并标记不正确的部分。一位医疗客户一直在手工检查零件； MECCO 功能支持自动检查标记质量工作单元。
定制工作站可能还包括“拾取和放置”机器人，与旧的二极管泵浦水冷系统相比可以节省占地面积。就医疗客户而言，MECCO 的基于纤维的系统占用了之前设备约 25% 的空间，并将周期时间缩短了约 40%。
在某些应用中，例如汽车压铸设施，保护从碎片和热量中标记光学器件和其他组件是一个额外的挑战。作为回应，MECCO 提供了更多的密封工作室和单元内空调。
仅在激光器方面，MECCO 可能会在 20 瓦的装置上使用 50 瓦的装置以加快打标时间。该公司的产品组合包括用于标记大多数金属、塑料和陶瓷的 10 至 300 W 光纤激光器，以及 10 至 100 W 的 CO2 激光器。在过去两年中，其 5 W Tiburon 二极管激光器引起了人们的极大兴趣，尤其是对于标记汽车塑料。而光纤激光器将创建在工件上吃了卡其色，“由于二极管激光器产生的高峰值能量，它吸收了这些能量并给出了漂亮的白色和更明亮的对比度，”Sweet 说。为了扩大其塑料标记系列，该公司正在探索绿色、紫外线和其他波长。
使用 Epilog 的光纤激光器和旋转附件选项直接在不锈钢上打标。Galvo vs. Gantry
激光打标系统的配置也在发生变化。例如，当 Epilog Laser（科罗拉多州戈尔登）推出其 G2 振镜激光系统时，这对该公司来说是一个相当大的突破，此前该公司仅提供带有 X-Y 绘图仪机制的平板式龙门式激光打标机，可将光束移过工作表面。
得益于 hi，G2 的打标速度最高可提高 10 倍销售和营销副总裁 Mike Dean 表示，G2 使用 30 或 50 W 的光纤激光器，“Epilog 与我们的 CO2 激光源脱颖而出，它们是我们在科罗拉多州的工厂生产的金属/陶瓷激光管，”Dean 指出。 “我们的激光管结合了长寿命、易于维护以及以更高速度和更高分辨率进行雕刻的能力。这些机器具有非常工业化的构造，机器中带有内存，这增加了直接从键盘重新发送作业并即时更改速度和功率的能力。我们还在系统中内置了以太网连接，因此您可以在整个设施中联网您的激光器。”
除了工业可追溯性需求外，“我们还看到激光在教育设施中的使用有所增加：学校、创客空间、图书馆和 STEM 项目，”Dean 说。 “这是学生使用 i 的完美工具n 所有类型的课程。许多大学还在其校园中增加了大型创客空间，这对招聘非常有吸引力。”
虽然软件可以增加制造车间的连接性，但“我们也相信未来几年将带来关于软件和设计更改，这些更改可以改善用户界面，从而更轻松地设计他们的产品，”Dean 说。 “随着激光技术变得更加经济实惠和易于使用，对更加用户友好的界面的需求将会增加，从而使激光技术更易于实施。”
3D 和用户友好
At 1 月 30 日，Trumpf Inc.（康涅狄格州法明顿）在旧金山 Photonics West 宣布了今年将推出的三款新型打标激光器中的一款，它不仅可以制作平面标记，还可以在轮廓表面上制作标记。
随着高端 TruMark 6030，“我们可以将标记过程时间缩短约 25%，提供具有质量新功能的完整解决方案实体控制和图像处理，例如用于 UDI 应用程序，”总经理 Ralf Kimmel 说。 “可用的编程系统简化了工艺设置，帮助非激光专家的用户在管子等复杂表面上进行标记。
在 3D 表面上标记的技术挑战在于，随着高度的变化，光束的焦点是不断移动。 Kimmel 解释说：“要获得良好的结果，需要在工件上有一个稳定的焦点，因此扫描仪中的聚焦透镜也必须移动。”虽然 3D 扫描仪并不新鲜，但通过将这种功能与满足当今高速打标要求的设备相结合，“这台机器每次拍摄的移动幅度可达 30 毫米。现在，我们保证 3D 零件的打标质量与平面零件的打标质量相同。”
Trumpf 大力宣传其 MyMarkingLaser 活动，并强调该公司’s 致力于帮助客户根据他们的需求优化标记系统并将其集成到基于以太网的制造网络中。
