Los sistemas láser de marcaje funcionan habitualmente con un sistema de escáneres X-Y para marcar sobre superficies planas, es decir, para marcar en 2D. Pero ¿qué sucede si queremos marcar un producto en 3D o queremos marcar a diferentes alturas del producto? Vamos a necesitar controlar un tercer eje, el eje Z.
Actualmente, gracias a la expansión del marcaje láser y a la gran gama de productos que se pueden marcar con esta tecnología, la introducción de los sistemas laser 3D para marcajes es ya todo un ámbito de estudio concreto y muchos clientes precisan de esta funcionalidad para marcar sus productos.
Sistemas laser 3D para el marcaje y la codificación de productos
ÍNDICE
3. Otras tecnologías de control del eje Z
4. Creación de mensajes 3D con Marca
1. Conceptos básicos
Antes de adentrarnos con la explicación del funcionamiento de la impresión láser 3D, vamos a hablar sobre los conceptos básicos y los principios de funcionamiento de un láser 2D.
El método típicamente usado en los sistemas láser es un sistema óptico de escáneres galvanométricos. Debido a que el haz láser no tiene masa, las limitaciones de velocidad y precisión son impuestas por los movimientos de los espejos que direccionan el haz láser.
El control del haz se consigue usando un juego de dos espejos X-Y conectados con un eje a los escáneres galvanométricos, a su vez, controlados por unos drivers que reciben señales del CPU del láser. Esto proporciona un par de coordenadas polares convertidas a coordenadas cartesianas al posicionar el haz láser en un plano X-Y.
El haz sale por la apertura del tubo láser y es conducido a la superficie de marcaje a través de los espejos y la lente focal.
Cada movimiento de los espejos corresponde a uno de los ejes (X o Y) y se posiciona de acuerdo con las coordenadas X-Y de cada uno de los puntos del mensaje impreso.
Estos escáneres galvanométricos tienen espejos incorporados que reflejan el haz láser a las superficies de marcaje. Los espejos tienen un alto índice de reflectividad a la longitud de onda del láser para proporcionar la máxima potencia del haz.
En el caso de marcaje dinámico, los espejos siguen al producto en su movimiento en la línea de producción mientras se marca el mensaje.
2. Tecnologías 3D
Actualmente, en los sistemas laser 3D para el marcaje, existen diferentes tecnologías, pero estas se pueden dividir en 2 grandes grupos:
Por desplazamiento de lente
Estos sistemas ópticos en los cabezales de marcaje de los láser 3D consisten en la introducción de una nueva lente desplazable, además de una, dos o más lentes focales fijas. Estas lentes se sitúan en el camino óptico entre la apertura del tubo láser y los escáneres galvanométricos X-Y.
El funcionamiento habitual de estos sistemas es el siguiente:
El haz láser sale de la apertura del tubo láser y llega a la lente desplazable. La función de esta lente es desplazar el punto focal del láser alrededor del plano focal desplazándose a lo largo de un eje óptico. Esto provoca un cambio en el ángulo de divergencia del haz láser.
Una vez el haz láser ha pasado por la lente desplazable, este pasa por una, dos o más lentes focales que lidian con la tarea de focalizarlo. Seguidamente, este llega a la unidad de desviación láser, que es donde se encuentran los escáneres galvanométricos X e Y. Como ya hemos explicado anteriormente, la tarea de los escáneres esel rayo láser en el plano X-Y.
Si nos centramos en la parte 3D del camino óptico, es decir la parte con las nuevas lentes, podemos decir que cuando la lente desplazable se aproxima a la lente fija, la distancia focal aumenta. Y, al inrevés, cuando la lente desplazable se aleja de la lente fija, la distancia focal disminuye.
Para conseguir un marcaje 3D de altas prestaciones, además de tener un sistema con los componentes explicados anteriormente, vamos a necesitar que el sistema de desplazamiento lineal de la lente tenga una serie de características.
Por ejemplo, las prestaciones de velocidad de desplazamiento de la lente tienen que ser muy altas, ya que los 3 ejes (X, Y, Z) tienen que ir coordinados para conseguir un perfecto marcaje en 3D.
Para conseguir unas buenas prestaciones para los sistemas de desplazamiento lineal de la lente, se han explorado diferentes tecnologías. Algunas de ellas se explican a continuación:
- Galvanómetro (Motor rotatorio)
Funciona de la misma manera que los galvanómetros que controlan el movimiento de los escáneres X-Y. Un galvanómetro está basado y funciona como un motor eléctrico.
Los sistemas de desplazamiento pueden llevar 2 galvanómetros