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Cambio hacia el nuevo láser de fibra

El grabado mediante láser reduce los residuos

Tim Miller, Gregory Flinn y John Tinson, Vicepresidente de SPI Lasers,
empresa representada en España por BFI Optilas
15/03/2007
La mayoría de técnicas de grabado mediante láser implican realizar la marca en el metal o componente plástico o cortar una capa de superficie para mostrar un contraste en la parte inferior. Ambos procesos requieren sistemas de láser pulsado de alta energía y crean residuos. Por el contrario, Control Micro Systems (CMS), Inc. utiliza un láser de fibra de onda continua modulada para generar marcas de gran contraste en cojinetes metálicos con mínimos residuos, evitando los problemas asociados con la contaminación de las superficies.
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Para CMS, los láseres de fibra ahora se convierten en una herramienta industrial robusta con capacidades exclusivas que permiten un amplio rango de métodos de fabricación con materiales de precisión. Los láseres de fibra ofrecen bajo coste, rápido ROI, footprint pequeño y fiabilidad excepcional y, por lo tanto, poseen una creciente aceptación de la industria de fabricación como una alternativa al diseño convencional de láser.

El grabado mediante láser es capaz de generar una identificación de elevado contraste, fácil lectura y duradera en una gran variedad de componentes para uso industrial o productos de consumo. El vector generado por ordenador o los patrones de mapas de bit (logos, códigos de barras o textos) se pueden grabar usando un proceso sin contacto en materiales metálicos y no metálicos, incluyendo metales, vidrio, plástico, PCB, obleas, dispositivos médicos, complementos deportivos y encapsulados.

CMS usa una selección de láseres Nd:YAG y Nd:Vanadate pulsados o de onda continua / modulados, así como láseres CO2 para muy diversas tareas. Cada tipo de láser y su longitud de onda asociada tienen sus ventajas para aplicaciones particulares.

Una combinación de un láser industrial fiable, sistemas de imagen galvanométrica rápida y precisa y control informático conveniente ofrece a los fabricantes una solución única de velocidad, rendimiento y versatilidad que no se puede lograr con otras técnicas de marcado.

Proceso de marcado con láser

Tradicionalmente, el marcado mediante láser implica grabar una marca física en una superficie para métodos tradicionales, generando un cambio de color en la superficie, o marcando una capa de superficie del material para dejar ver otra, logrando un elevado contraste. Cada técnica se puede emplear en un gran espectro de materiales y, además, generar marcas de identificación como parte del proceso industrial, por ejemplo, en fabricación de componentes electrónicos.

Las ventajas del marcado mediante láser incluyen velocidad, flexibilidad y proceso sin contacto, lo que supone que los componentes no “sufren” en el proceso. La naturaleza sin contacto también contribuye a reducir el mantenimiento, ya que las herramientas no necesitan ser reemplazadas. Además, las marcas de láser se pueden repetir y son más fáciles de leer (superior legibilidad).

Control de calidad estricto

Un proceso de grabado con láser se suele usar para marcar superficies metálicas de una forma rápida, sin contacto y extremadamente duradera, pero también es responsable de la producción de residuos (finas partículas metálicas despedidas de la superficie como parte del proceso).

Naturalmente, los fabricantes de rodamientos tienen unos requerimientos estrictos en cuanto a residuos de proceso. El marcado usando láser lleva asociado un proceso mínimo de grabado con un cambio inducido en el color de la superficie. CMS, hasta ahora, ha empleado láseres Nd:YAG, pero los clientes demandan mejoras de coste, mantenimiento, tiempo y fiabilidad asociados con este diseño.

Los ingenieros de CMS han sido pioneros en el uso de un láser de fibra de SPI Lasers plc, empresa representada en España por BFI Optilas, y más especialmente un láser de fibra cw / modulado de 100 W empleado para tareas de soldadura y cortado. SPI ha desarrollado láseres de fibra para el mercado industrial durante muchos años, principalmente para aplicaciones en procesos de materiales, tales como micro-soldadura y micro-cortado, así como en tareas de marcado.

El cambio hacia el nuevo láser de fibra supone generar la misma marca de elevado contraste inducida térmicamente en el cojinete, pero produciendo muchos menos residuos, con las mejoras que conlleva de mantenimiento, duración y fiabilidad.

El láser de fibra de 100 W utilizado en esta aplicación tipifica la flexibilidad de láseres de fibra como una herramienta para una amplia variedad de aplicaciones. El marcado suele ser una tarea para láseres pulsados de elevado energía, pero el rendimiento ofrecido por estos dispositivos posibilita que los integradores de sistema redefinan sus planteamientos.

Ventajas de los láseres de fibra

Diferentes diseños de láser han encontrado su sitio en aplicaciones de proceso de material. Los láseres de fibra, sin embargo, revolucionaron muchas de estas aplicaciones mediante la combinación de mejoras de rendimiento óptico, flexibilidad de sistema, tiempo de funcionamiento de componente, duración y fiabilidad.

Como elemento crítico en las aplicaciones de marcado, estos láseres no exhiben las deficiencias de rendimiento encontradas en otros diseños de láser, ya que los residuos afectan a las prestaciones durante toda la vida del láser.

La capacidad de trabajar con puntos pequeños y la elevada calidad de rayo también permiten una alta irradiación en el foco, por lo que las herramientas de fabricación equipadas con láseres de fibra pueden producir mejores resultados de una forma más rápida y menos costosa. El rayo centrado sólo toca un área muy pequeña del material, con el beneficio que genera muy poco calor en la zona circundante. Por lo tanto, se puede lograr un proceso de marcado, soldadura y cortado de elevada precisión (0.1 mm) en los componentes más complicados.

Centrándonos en la operación fiable y la flexibilidad de modulación de potencia, la tecnología de láser de fibra suele ser escogida como una actualización sobre técnicas de estado sólido con lámpara flash o DPSS en muchos segmentos de fabricación industrial asistidos por láser.

El rendimiento de marcado consistente y mejorado supone una reducción de costes de mantenimiento, aumento de los periodos de funcionamiento e incremento de la calidad de la producción. Los láseres de fibra también son excepcionalmente robustos y, por consiguiente, ideales para la mayoría de entornos industriales.

El rendimiento de marcado consistente y mejorado supone una reducción de costes de mantenimiento, aumento de los periodos de funcionamiento e incremento de la calidad
Todos estos factores son similares a una arquitectura plug-&play libre de mantenimiento para integradores de sistema que buscan reducir los costes de desarrollo, producción y servicio, con el beneficio añadido de ser capaces de ofrecer al usuario final un producto mejor y más flexible. Además, el usuario podrá centrarse en las demandan de negocio en lugar de tener que convertirse en un experto en mantenimiento de láser.

Beneficios para los fabricantes industriales

En general, la elección de herramientas para cualquier aplicación se realiza tras determinar el rendimiento requerido y realizar una compensación entre el desembolso inicial, el rendimiento del componente, tiempo de funcionamiento y mantenimiento.

CMS ha optado por introducir láseres de fibra como una opción para sus sistemas de marcado, ayudando a minimizar el balance que debe se debe ubicar entre la calidad de producción y la velocidad de línea de producción para ofrecer una cubierta ampliada. El ROI rápido de los láseres de fibra es el resultado de un elevado proceso, cercano al 100% de tiempo de funcionamiento y mantenimiento casi cero.

No sólo los ensamblajes de componentes son cada vez más complejos sino que, al mismo tiempo, aumentan las demandas relativas a calidad y fiabilidad. El desarrollo de herramientas de fabricación equipadas con láseres de fibra para mejorar el control de proceso puede, por lo tanto, traer importantes ventajas financieras para cualquier fabricante. Además, gracias a sus pequeñas dimensiones, estas soluciones pueden abrir procesos que hasta ahora estaban fuera del alcance.

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