侵权投诉
当前位置:

OFweek激光网

激光设备与仪器

正文

激光技术在印刷和浮雕上的应用

导读: 对合成革材料和浮雕的研究结果,都将在日常生活中的很多产品上呈现(袋、钱包),每时每刻我们都可能与激光雕刻技术产生联系。想象一下当你打开一瓶矿泉水,瓶标可能就是用高速的激光雕刻印刷版来印刷的。

  OFweek激光网讯:自20世纪80年代以来,处理大型胶片的工业市场出现了巨大的变化,几乎完全被激光器和数字处理所取代。从那时起,在印刷行业中,雕刻网版常用的技术是使用RF激励CO2激光器,功率高达1kW,可以根据雕刻的图案来调整功率(图1)。

  

  图1:激光雕刻网版,在被雕刻的地方,印刷的颜色会从网孔中通过。

  网孔被薄的聚合物层所覆盖,用调制的激光光束雕刻这一层,在被雕刻的地方将会打开网孔中的洞。这是一种非常有效的生产印刷版和滚筒的方法,特别是涉及到大批量印刷时。几乎所有用于纺织品、地毯、壁纸和纸币的一些功能的印刷都能使用这种技术。

  对CO2激光器的直接调制受限于10kHz左右,主要是由于亚稳态氮,这是激光气体混合物的一个主要部分。当前在管和罐的印刷中使用的技术要求有更高的脉冲频率,大约几百千赫。这主要是由于更高的分辨率所要求,而不是由于材料的真实3D结构所要求。雕刻网孔基本上是一个2D过程,而雕刻印刷版和聚合物或橡胶滚筒是一个具有复杂结构的3D雕刻过程。每个直接雕刻的结构都需要坚实的底座以在印刷过程中保持稳定,它们可能在顶部有着复杂的几何形状,例如一个轮廓清晰的图案和用来补偿网点扩大的咬边。

  未来,高防伪印刷(纸币、安全文件、护照等,如图2)将需要至少500kHz或更高的频率,同时业界现在想在包装设计中实现照相效果般的印刷,这也需要类似的性能。

  

  图2:用激光雕刻印刷纸币用的滚筒

  相比直接调制RF激光的放电,声光调制器(AOMs)可以用调制频率快得多的方法来控制激光光束。但是声光调制器由于在锗晶体的吸收及其损伤阈值而受到限制。为了获得最好的输出结果,必须精心设计声光调制器、激光源和光束路径。

  对所有先进的激光器进行测试,特别是它们的脉冲行为、功率稳定性、指向稳定性和模式。上升和下降时间决定脉冲行为,因此也决定着雕刻速度。混合气体中的氮会降低脉冲频率至10kHz左右。这对于过去的很多应用已经足够,但对于未来的需求来说是不够的。典型的激光功率和时间关系图显示出±5~10%的偏差值。

  这绝对不适合控制3D雕刻材料。被测试的各种激光器的激光指向稳定性出奇的好,这对于声光调制器的使用(对入射角非常敏感)将起着直接的影响。

  在接近声光调制器的功率极限时,锗晶体对不良的激光场模式非常敏感。热点会导致出射光束变形并很容易破坏晶现出不良的激光模式。通常情况下,输出耦合器和声光调制器之间的距离应该在2m左右或更多,这样会有更好的激光场模式(图3)。

  

  图3:全功率的CO2 激光器分别在1m的距离(a)和6m(b)的距离,左边是2D图,右边是3D图。

  有时这难以实现,尤其是在紧凑型的雕刻设备中。

  新的CO2激光器项目

  明智的选择是在经典的折叠CO2激光器的谐振腔结构中使用现代的材料(像碳纤维),这样能实现高稳定的谐振腔和接近完美的光束模式。碳纤维管的热膨胀系数非常小(小于1μm每米和开尔文),尤其是设计得很好时,例如用加强有限元计算方法(FEM)来优化热力学行为的设计。

  光束路径优化。定制的碳纤维光学元件用于实现激光谐振腔的高精度,以及设置声光调制器和红外(IR)照相机(PyroCams)的光束路径,这样能在线可视化光束模式。在声光调制器的前面和后面放置的两个PyroCams红外照相机(图4)能精确地测量锗晶体的影响(特别是变形)。

  

  图4:碳纤维CO2 激光器,在声光调制器的前面(蓝色)和后面(黄色)有两个红外照相机。

  六轴。锗晶体声光调制器能提供较好的性能,能达到甚至超过600W CO2激光器的功率,前提是激光光束模式接近高斯形状。如果功率太高,尤其是如果在晶体表面出现热点,就会很容易损坏。

1  2  下一页>  
声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,除OFweek官方账号外,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

OFweek品牌展厅

365天全天候线上展厅

我要展示 >
  • 激光工程
  • 研发工程
  • 光学工程
  • 猎头职位
更多
文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码: