1 Kata Pengantar
Pada akhir tahun 1970-an dan awal 1980-an,-teknologi aplikasi laser baru-teknologi penandaan laser-diam-diam muncul di panggung internasional. Mesin penandaan laser mewakili penerapan prinsip pemrosesan laser yang signifikan; khususnya, ia menggunakan sinar laser yang diproses untuk menyinari permukaan material. Energi cahaya seketika diubah menjadi energi panas, menyebabkan material permukaan meleleh atau bahkan menguap dalam sekejap, sehingga tercipta tanda yang terdiri dari teks, pola, dan elemen lainnya.
2 Bidang Aplikasi dan Keuntungan Penandaan Laser
Di sektor industri, telah terjadi transisi bertahap dari pemrosesan listrik ke era pemrosesan optik. Mesin penandaan laser sangat serbaguna, menawarkan hasil dan stabilitas yang sangat baik, dan karenanya telah diterapkan secara luas di berbagai bidang. Mereka mampu mengukir berbagai bahan logam-serta-bahan logam tertentu-atau membuat tanda permanen anti-pemalsuan yang sangat sulit untuk ditiru. Difasilitasi oleh sistem input dan output komputer dan menggunakan mekanisme pemindaian galvanometer, mesin ini mencapai kecepatan pemrosesan yang cepat. Sistem pemandu cahayanya yang tertutup sepenuhnya-menunjukkan kemampuan beradaptasi yang kuat terhadap beragam kondisi lingkungan, sementara struktur internal modularnya menyederhanakan pemeliharaan dan servis; mereka sangat-cocok untuk diintegrasikan ke dalam alur kerja produksi "on{10}}line". Mesin penandaan laser sekarang banyak digunakan untuk menerapkan merek dagang, nomor batch, tanggal, kode batang, dan pengidentifikasi lainnya pada beragam produk, termasuk berbagai item perangkat keras, bejana logam, instrumen presisi, komponen otomotif, suku cadang elektronik, alat pemotong, hadiah, arloji, perlengkapan pipa, bingkai kacamata, gesper bagasi, ritsleting, kancing, gesper sepatu, dan keyboard komputer. Gambar 1 dan 2, masing-masing, mengilustrasikan pola yang dibuat melalui penandaan laser pada disk magnetik dan penghapus. Dengan menjalani pemrosesan penandaan laser, kualitas produk dapat ditingkatkan dan daya saing pasar dapat ditingkatkan.
Penandaan laser memiliki keunggulan yang hampir tidak tertandingi oleh metode tradisional (seperti etsa kimia, pemesinan pelepasan listrik, pengukiran mekanis, dan pencetakan). Pertama, ia menggunakan teknologi kontrol numerik (NC)-atau kontrol komputer langsung-sehingga sangat mudah untuk mengubah konten penandaan; kemampuan ini selaras dengan-efisiensi tinggi dan-permintaan manufaktur modern yang serba cepat. Kedua, dengan memanfaatkan laser sebagai media pemrosesan, alat ini menghasilkan presisi pengukiran yang luar biasa sekaligus menunjukkan kompatibilitas luas dengan berbagai bahan, sehingga memungkinkan terciptanya tanda yang sangat rumit dan sangat tahan lama pada berbagai permukaan. Yang terakhir, karena prosesnya tidak melibatkan kontak fisik atau gaya mekanis yang diberikan pada benda kerja, maka presisi dan integritas asli benda kerja tetap terjaga sepenuhnya. Ini bisa berfungsi sebagai tahap akhir proses produksi, sehingga menghilangkan kebutuhan operasi penyelesaian pasca{8}}penandaan. Metode pemrosesannya sangat fleksibel, mampu mengakomodasi persyaratan produksi-gaya laboratorium,-dalam jumlah kecil, dan manufaktur industri{12}}skala besar. Selain itu, bahan ini tidak menghasilkan polutan dan tidak menyebabkan pencemaran lingkungan-sebuah faktor yang sangat penting di dunia saat ini, di mana perlindungan lingkungan semakin diprioritaskan. Yang terpenting, penandaan yang dibuat menggunakan teknologi penandaan laser sangat sulit untuk dipalsukan atau diubah, sehingga menawarkan kemampuan anti-pemalsuan yang kuat. Sejak tahun 1990-an-didorong oleh semakin matangnya teknologi penandaan laser, penyempurnaan peralatan penandaan laser secara terus-menerus, dan semakin dalamnya pemahaman pasar terhadap teknik baru ini-dan sebagian besar karena keunggulannya yang berbeda, teknologi penandaan laser telah mendapatkan penerapan yang semakin luas secara internasional. Khususnya, ketika perusahaan terkenal Amerika, Intel, meluncurkan chip CPU komputer generasi barunya-Pentium, Pentium Pro, dan Pentium MMX-perusahaan ini menggunakan teknologi penandaan laser untuk menuliskan tanda pada permukaan setiap chip.
3 Klasifikasi Mesin Penandaan Laser
Bagaimana penandaan laser dicapai? Secara umum, penandaan laser dilakukan di bawah kendali komputer dengan menciptakan gerakan relatif antara benda kerja dan sinar laser; hal ini menyebabkan sinar laser mengikis simbol dan pola yang diinginkan pada permukaan benda kerja. Secara teoritis, selama gerakan relatif terkontrol dapat dilakukan antara laser dan benda kerja, penandaan laser dapat diwujudkan. Akibatnya, bidang penandaan laser saat ini menampilkan beragam mesin penandaan laser.
Berdasarkan apakah sinar laser diam atau bergerak, mesin penandaan laser dapat dikategorikan menjadi dua jenis: sistem-sinar tetap dan sistem-sinar bergerak. Seperti namanya, metode pertama melibatkan sinar laser stasioner dengan benda kerja yang bergerak, sedangkan metode kedua melibatkan sinar laser bergerak dengan benda kerja yang diam. Mesin penandaan laser sinar tetap biasanya menggunakan meja kerja dua dimensi-yang dikontrol CNC untuk memanipulasi benda kerja yang ditandai. Keuntungan utama mereka adalah biayanya yang relatif rendah; namun kelemahannya juga terlihat jelas: kecepatan penandaan yang lambat, presisi penandaan yang lebih rendah, kesulitan dalam menandai konten yang kompleks seperti foto, dan tantangan untuk mengintegrasikannya ke dalam jalur produksi online. Mesin penandaan laser berkas-bergerak dapat dibagi lagi menjadi berbagai jenis berdasarkan metode manipulasi berkas tertentu; Meskipun masing-masing sistem memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing,{10}}sistem balok bergerak umumnya mengungguli sistem balok tetap. Di antara{13}}sistem sinar bergerak, mesin penandaan laser berbasis galvanometer{14}}adalah contoh utama. Saat ini, komunitas penandaan laser internasional telah mengakui bahwa, di antara beragam mesin yang tersedia, sistem berbasis galvanometer-berkat berbagai keunggulan bawaannya-telah muncul sebagai produk utama dan dianggap sebagai arah pasti untuk pengembangan teknologi penandaan laser di masa depan.
Berdasarkan jenis sumber cahaya yang digunakan, mesin penandaan laser juga dapat diklasifikasikan menjadi mesin penandaan laser YAG dan mesin penandaan laser CO2; kedua sumber cahaya berbeda ini cocok untuk menandai jenis bahan berbeda. Karena perbedaan panjang gelombang, mesin penandaan laser gas CO2 dibatasi untuk menandai bahan non-logam, sedangkan mesin penandaan laser solid-YAG mampu menandai bahan non-logam dan logam. Bahan habis pakai utama untuk mesin penandaan laser gas CO2 adalah campuran gas atau tabung laser pengganti; selain itu, lensa germanium merupakan komponen-dan-kerusakan yang memerlukan biaya relatif tinggi. Sebaliknya, bahan habis pakai utama untuk mesin penandaan laser solid-state YAG adalah lampu pompa (laser berdenyut menggunakan lampu xenon, sedangkan laser gelombang kontinu menggunakan lampu kripton), yang harganya tidak mahal. Dalam beberapa tahun terakhir, didorong oleh penurunan harga laser semikonduktor, jenis teknologi laser baru telah muncul: kristal laser semikonduktor-yang dipompa (seperti YAG), yang menghasilkan sinar laser pada panjang gelombang 1.064 nm. Sistem ini dicirikan oleh-masa operasional bebas perawatan selama 10.000 jam, ukuran yang ringkas, dan-tidak seperti sistem tradisional-tidak memerlukan-infrastruktur pendinginan berskala besar. Daheng Laser (Tiongkok) adalah pionir di pasar domestik, yang berhasil mengembangkan mesin penandaan laser YVO4 semikonduktor-yang dipompa; teknologi ini telah mencapai standar internasional yang maju dan sejak itu menjadi produk yang terstandarisasi dan mapan.
4 Pemilihan Mesin Penandaan Laser
Sistem penandaan laser memanfaatkan energi laser untuk membuat tanda pada substrat; namun, efek sebenarnya yang dihasilkan dapat bervariasi secara drastis, bergantung pada faktor-faktor seperti jenis laser yang digunakan dan sifat bawaan bahan substrat. Misalnya, laser CO2 gelombang{1}}kontinyu biasanya membuat tanda melalui ablasi permukaan (pengetsaan); laser gas tekanan atmosfer (TEA) yang tereksitasi secara transversal mencapai penandaan melalui karbonisasi; laser excimer mengandalkan reaksi fotokimia; sedangkan laser Nd:YAG menggunakan metode reaksi termokimia.
Setiap aplikasi spesifik menghadirkan serangkaian persyaratan kinerja yang unik; Oleh karena itu, pemilihan sistem laser tidak dapat dilakukan secara sembarangan. Bagi perancang sistem penandaan laser, tantangan utamanya terletak pada pemilihan panjang gelombang laser dan konfigurasi optik yang paling tepat untuk bahan substrat tertentu guna memastikan terciptanya tanda yang ideal dan berkualitas-tinggi. Kunci keberhasilan penandaan laser terletak pada penerapan metodologi "6-Sigma" yang ketat. Misalnya, dalam konteks penandaan plastik, perancang harus menganalisis secara menyeluruh komposisi kimia bahan dan proses pencetakannya untuk memastikan dispersi aditif yang seragam dan untuk memfasilitasi integrasi komprehensif teknologi kendali mutu seperti sistem visi mesin.
Sistem laser Nd:YAG dan CO2 yang dapat dikendalikan dengan sinar, hingga saat ini, tetap menjadi solusi paling ideal untuk aplikasi penandaan laser. Ilustrasi konfigurasi fisik mesin penandaan laser Nd:YAG dapat ditemukan pada Gambar 3. Sistem tipikal menggunakan sepasang cermin pemindai untuk mengarahkan sinar laser, mengarahkannya melalui sistem lensa objektif agar fokus secara tepat ke permukaan target; cermin ini menjalankan gerakan pemindaiannya sesuai dengan perintah yang dikeluarkan oleh komputer kontrol. Laser lain-seperti laser gas bertekanan atmosfer yang tereksitasi secara transversal-menggunakan penandaan masker, sementara sistem penandaan matriks titik-laser CO2 juga mendapat tempat dalam industri penandaan.
