Tecnología de unión láser
La unión por láser es una tecnología establecida que utiliza láseres para unir material de marcado aditivo a una amplia variedad de sustratos diferentes y se usa comúnmente con láseres de CO2 , Nd:YAG y fibra.
La tecnología fue inventada por primera vez a mediados de la década de 1990 por Paul W. Harrison, el fundador de TherMark. Después de vender su participación en TherMark, fundó Laser Bonding Technology y continúa involucrado con el hardware de marcado láser y el desarrollo de materiales de marcado nuevos y únicos.
Estos nuevos productos producen marcas permanentes en la mayoría de las superficies de metal, vidrio, cerámica y piedra para su uso en una amplia gama de aplicaciones industriales y artísticas, que van desde la industria automotriz, aeroespacial y médica hasta las industrias de premios y personalización. Se diferencia de las técnicas más conocidas de grabado láser y ablación láser en que es un proceso aditivo, agregando material a la superficie del sustrato para formar una marca o decoración unida permanentemente en lugar de eliminar material como se hace en esos otros procesos láser. [1]
En el caso de los metales, las piezas se pueden marcar de forma permanente con alto contraste y alta resolución con fines de identificación, logotipos, códigos de barras y serialización, sin dañar el sustrato. Con el vidrio y la cerámica se pueden decorar o marcar superficies complejas; sin embargo, el proceso tradicional de cocción en horno se reemplaza por un láser, con sus decoraciones y marcas adheridas permanentemente que se disparan en segundos en lugar de minutos u horas.
La tecnología del proceso de unión por láser evoluciona
La calidad del marcado depende de una variedad de factores, que incluyen la superficie del sustrato, el tipo y la potencia del láser, la velocidad de marcado y el tamaño del punto, la superposición del haz, el grosor del material y otros parámetros del láser. Los productos LaserBond™ se suministran tanto en latas de aerosol como en contenedores de tinta líquida. Se pueden aplicar mediante varios métodos, incluida una técnica de aplicación manual con brocha, brocha con aire, rociado industrial, tampografía, serigrafía, revestimiento con rodillo y transferencia con cinta. Las marcas resultantes se adhieren permanentemente al sustrato y, en la mayoría de los casos, son tan duraderas como el sustrato mismo.
Como ocurre con la mayoría de las tecnologías, lo que es nuevo y emocionante hoy quedará obsoleto en unos pocos años. Las nuevas mejoras en los materiales LaserBond™ que se basan en la tecnología establecida de nanopartículas y submicrones están dando resultados sorprendentes y una nueva patente pendiente [2] .
Los productos y la tecnología LaserBond™ no infringen ninguna de las patentes originales y/o actualmente existentes. Para obtener información adicional y conocer más acerca de estas patentes existentes y pendientes, haga clic en la pestaña Blog en la parte superior de la página.
La mayoría de las propiedades de las nanopartículas dependen del tamaño y no se hacen evidentes hasta que su tamaño se reduce a la escala nanométrica. La alta relación superficie/volumen junto con los efectos de tamaño (efectos cuánticos) de dichas nanopartículas introduce muchos fenómenos dependientes del tamaño, como propiedades físicas, químicas y mecánicas nuevas o mejoradas.
Algunos ejemplos son el aumento del área superficial que facilita la absorción y/o dispersión de la luz visible y la energía del láser, así como la disminución del punto de fusión de estos materiales. A escala nanométrica; son, en efecto, un puente entre los materiales a granel y las estructuras atómicas o moleculares. Los materiales a granel convencionales tienen propiedades físicas constantes independientemente de su tamaño; sin embargo, a escala nanométrica, a menudo se observan propiedades dependientes del tamaño. Para partículas de material a granel de más de una micra, como las que se utilizan en los productos "TherMark" y "CerMark", el porcentaje de átomos en la superficie es insignificante en relación con el número de átomos en el volumen total de las partículas de material.
Las propiedades interesantes y, a menudo, inesperadas de las nanopartículas, como su capacidad para unirse a una amplia variedad de otros materiales, se muestran en la capacidad de los productos LaserBond™ para usarse en superficies de metal, vidrio, cerámica, plástico y piedra y son principalmente debido a los efectos cuánticos de las partículas materiales.
Ahora se puede usar una fórmula de producto LaserBond™ en muchas superficies de sustrato diferentes.
Las nanopartículas también poseen propiedades ópticas inesperadas, ya que son lo suficientemente pequeñas como para confinar sus electrones y producir efectos cuánticos adicionales. Las nanopartículas son más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible. El color que muestran es resultado directo de la interacción de la luz con la superficie de las nanopartículas; esta interacción se denomina resonancia de plasmón. El color cambia a medida que varía el tamaño y la distancia entre las nanopartículas.
Por ejemplo, las nanopartículas de plata de diferentes tamaños muestran un arco iris de colores cuando están en solución y las pruebas de laboratorio indican que podrían usarse en materiales de marcado láser de color en el futuro.
La durabilidad de las marcas unidas por láser
Las marcas colocadas en acero inoxidable y otros metales son extremadamente duraderas y han sobrevivido pruebas tales como resistencia a la abrasión, resistencia química, exposición a la intemperie, calor extremo, frío extremo, ácidos, bases y varios solventes orgánicos.
También se ha probado la resistencia de las marcas en el vidrio a las condiciones climáticas, ácidos, bases y rayones.
El proceso de unión por láser se describe y especifica en las especificaciones y normas de marcado tanto militares [3] como de la NASA [4] .
La unión por láser también es una técnica preferida para su uso en el sistema de "Identificación única de artículo" (IUID) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Para obtener más información química y técnica, se pueden descargar las MSDS y la configuración del láser para verlas o imprimirlas. [5]
Referencias:
Papel blanco: “Identificación de productos en la fabricación automatizada” , Paul W. Harrison, presidente, TherMark Holdings, Inc. 5015 Eagle Rock Blvd, Suite 310, Los Ángeles, CA 90041 Julio de 2006
Solicitud pendiente US 2015/0344712 Fecha de publicación: 3 de diciembre de 2015
Norma de marcado MIL-STD 130M DOD, p.24, Tabla II
NASA HDBK-6003 Manual de marcado de la NASA, Unión por láser Sección 5.1.5, p.15
Configuración de aerosol SDS, pasta SDS y láser para productos LaserBond™ 100
