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Technologie de collage laser

Le collage laser est une technologie établie qui utilise des lasers pour lier un matériau de marquage additif à une grande variété de substrats différents et est couramment utilisée avec les lasers CO2 , Nd:YAG et à fibre.

La technologie a été inventée pour la première fois au milieu des années 1990 par Paul W. Harrison, le fondateur de TherMark. Après avoir vendu sa participation dans TherMark, il a ensuite fondé Laser Bonding Technology et continue de s'impliquer dans le matériel de marquage laser et le développement de nouveaux matériaux de marquage uniques.  

Ces nouveaux produits produisent des marques permanentes sur la plupart des surfaces en métal, en verre, en céramique et en pierre pour une utilisation dans un large éventail d'applications industrielles et artistiques, allant de l'automobile, de l'aérospatiale et du médical aux industries des récompenses et de la personnalisation.  Il diffère des techniques plus largement connues de gravure au laser et d'ablation au laser en ce qu'il s'agit d'un processus additif, ajoutant du matériau à la surface du substrat pour former une marque ou une décoration collée de manière permanente au lieu d'enlever du matériau comme cela se fait dans ces autres processus laser. [1]

Pour les métaux, les pièces peuvent être marquées de manière permanente avec un contraste élevé et une haute résolution à des fins d'identification, de logos, de codes-barres et de sérialisation, sans endommager le substrat. Avec le verre et la céramique, des surfaces complexes peuvent être décorées ou marquées ; cependant, le processus de cuisson au four traditionnel est remplacé par un laser, avec ses décorations et ses marquages collés de manière permanente tirés en quelques secondes au lieu de minutes ou d'heures.

La technologie du procédé de collage laser évolue

La qualité du marquage dépend de divers facteurs, notamment la surface du substrat, le type et la puissance du laser, la vitesse de marquage et la taille du spot, le chevauchement du faisceau, l'épaisseur du matériau et d'autres paramètres laser.  Les produits LaserBond™ sont fournis dans des bombes aérosols et des conteneurs d'encre liquide. Ils peuvent être appliqués par diverses méthodes, y compris une technique manuelle au pinceau, l'aérographe, la pulvérisation industrielle, la tampographie, la sérigraphie, le revêtement au rouleau et le transfert de bande. Les marques qui en résultent sont collées de manière permanente au substrat et, dans la plupart des cas, elles sont aussi durables que le substrat lui-même.

Comme pour la plupart des technologies, ce qui est nouveau et passionnant aujourd'hui sera obsolète dans quelques années. De nouvelles améliorations des matériaux LaserBond™ qui sont basées sur la technologie submicronique et nanoparticulaire établie donnent des résultats surprenants et un nouveau brevet en instance [2] . 

Les produits et la technologie LaserBond™ n'enfreignent aucun des brevets originaux et/ou existants. Pour plus d'informations et pour en savoir plus sur ces brevets existants et en attente, cliquez sur l'onglet Blog en haut de la page.

La plupart des propriétés des nanoparticules dépendent de la taille et ne deviennent apparentes que lorsque leur taille a été réduite à l'échelle du nanomètre.  Le rapport surface sur volume élevé couplé aux effets de taille (effets quantiques) de telles nanoparticules introduit de nombreux phénomènes dépendant de la taille tels que des propriétés physiques, chimiques et mécaniques nouvelles ou améliorées. 

Des exemples sont la surface accrue facilitant l'absorption et/ou la diffusion de la lumière visible et de l'énergie laser, ainsi que la diminution du point de fusion de ces matériaux.  A l'échelle du nanomètre ; ils sont en effet un pont entre les matériaux massifs et les structures atomiques ou moléculaires. Les matériaux en vrac conventionnels ont des propriétés physiques constantes quelle que soit leur taille ; cependant, à l'échelle nanométrique, des propriétés dépendantes de la taille sont souvent observées.  Pour les particules de matériau en vrac supérieures à un micron, telles que celles utilisées dans les produits "TherMark" et "CerMark", le pourcentage d'atomes à la surface est insignifiant par rapport au nombre d'atomes dans le volume total des particules de matériau. 

Les propriétés intéressantes et souvent inattendues des nanoparticules, telles que leur capacité à se lier à une grande variété d'autres matériaux, sont démontrées par la capacité des produits LaserBond™ à être utilisés sur des surfaces en métal, verre, céramique, plastique et pierre et sont principalement en raison des effets quantiques des particules matérielles.

 

Désormais, une formulation de produit LaserBond™ peut être utilisée sur de nombreuses surfaces de substrat différentes.

Les nanoparticules possèdent également des propriétés optiques inattendues car elles sont suffisamment petites pour confiner leurs électrons et produire des effets quantiques supplémentaires. Les nanoparticules sont plus petites que la longueur d'onde de la lumière visible. La couleur qu'ils affichent est le résultat direct de l'interaction de la lumière avec la surface des nanoparticules ; cette interaction est appelée résonance plasmonique. La couleur change à mesure que la taille et la distance entre les nanoparticules varient.

Par exemple, des nanoparticules d'argent de différentes tailles affichent un arc-en-ciel de couleurs lorsqu'elles sont en solution et des tests en laboratoire indiquent qu'elles pourraient être utilisées dans des matériaux de marquage laser couleur à l'avenir.  

 

La durabilité des marquages collés au laser

 

Les marques placées sur l'acier inoxydable et d'autres métaux sont extrêmement durables et ont survécu à des tests tels que la résistance à l'abrasion, la résistance chimique, l'exposition à l'extérieur, la chaleur extrême, le froid extrême, les acides, les bases et divers solvants organiques. 

Les marques sur le verre ont également été testées pour leur résistance aux intempéries, aux acides, aux bases et aux rayures.

Le processus de collage au laser est décrit et spécifié dans les spécifications et les normes de marquage militaires [3] et de la NASA [4] .

 

Le collage au laser est également une technique préférée pour une utilisation dans le système "Item Unique Identification" (IUID) du Département de la Défense des États-Unis. Pour plus d'informations chimiques et techniques, la fiche signalétique et les paramètres laser peuvent être téléchargés pour être visualisés et/ou imprimés. [5]

Les références:

  1. Papier blanc:  "Identification de produit dans la fabrication automatisée" ,  Paul W. Harrison, Président, TherMark Holdings, Inc. 5015 Eagle Rock Blvd, Suite 310, Los Angeles, CA 90041 Juillet 2006

  2. Demande en attente US 2015/0344712 Date de publication : 3 décembre 2015

  3. Norme de marquage MIL-STD 130M DOD, p.24, tableau II

  4. NASA HDBK-6003 NASA Marking Handbook, Laser Bonding Section 5.1.5, p.15

  5. FDS Aérosol , FDS Pâte et Réglages Laser pour les produits LaserBond™ 100

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