Minn nofs -1960s, il-lejżers intużaw għat-teħid tal-marki, l-inċiżjoni, u l-qtugħ. L-ewwel magna tal-immarkar bil-lejżer fid-dinja ġiet żviluppata fl-1965 għat-tħaffir futur ta 'toqob fil-forom tal-manifattura tad-djamanti, u t-teknoloġija sussegwentement kisbet momentum rapidu.
L-introduzzjoni bikrija taLejżers tas-CO2 għall-immarkarseħħet fl-1967, u t-teknoloġija laħqet il-maturità f'nofs-1970s permezz tal-kummerċjalizzazzjoni ta' sistemi moderni tal-laser CO2. Minn dakinhar, is-sistemi tal-immarkar bil-lejżer saru pedament f'firxa wiesgħa ta 'industriji mill-ajruspazju għall-manifattura ta' apparat mediku, farmaċewtiċi u bejgħ bl-imnut.
Minkejja li jikkompetu ma 'teknoloġiji oħra bħall-istampar bil-linka, il-lejżers ġew ittimbrati bħala teknoloġija b'saħħitha, ta' prezz baxx u li tista 'tinkiseb. Importanti, il-proċess huwa ekoloġiku u ma jeħtieġ l-ebda konsumabbli (bħal linka, skrataċ, u karta). Issa, is-sistemi tal-immarkar bil-lejżer m'għadhomx jiddependu biss fuq il-lejżers tas-CO2; oħrajn, bħal lejżers tal-fibra u Nd: sorsi tad-dawl ta 'stat solidu YAG, joffru footprints iżgħar, spejjeż ta' manutenzjoni aktar baxxi, u alternattivi effiċjenti; u l-avvanzi fil-kapaċitajiet teknoloġiċi huma evidenti. L-aktar magni tal-immarkar tal-lejżer kummerċjali mgħaġġla issa jistgħu jipproċessaw għexieren ta 'eluf ta' partijiet fis-siegħa.
Filwaqt li l-evoluzzjoni tat-teknoloġija tal-immarkar bil-lejżer kienet rapida, il-manifatturi u l-utenti tas-sistemi tal-immarkar bil-lejżer issa qed ifittxu rotot ġodda biex jimbuttaw il-konfini tat-teknoloġija tal-immarkar biex jilqgħu sfidi ġodda u jtejbu r-riżultati tal-ipproċessar.
Ċirkwit taċ-ċeramika Laser Immarkar
Dawn l-isfidi ġejjin minn materjali ġodda li għandhom jiġu pproċessati, u applikazzjonijiet ġodda li għandhom jiġu moqdija - kull wieħed imexxi l-ħtieġa għal tkabbir u innovazzjoni filwaqt li jifforma s-suq għall-iżvilupp tas-sistema tal-laser.
Pereżempju,ċeramikahuma wieħed mill-materjali li qed jikbru malajr fl-ipproċessar tal-lejżer, u dan il-materjal huwa partikolarment importanti fil-manifattura ta 'partijiet semikondutturi u bordijiet taċ-ċirkwiti. Spiss imsejħa "l-omm tal-prodotti kollha tas-sistema elettronika", il-bordijiet taċ-ċirkwiti stampati (PCBs) huma komponent użat prattikament fil-prodotti elettroniċi kollha, u bidliet żgħar fl-iżvilupp tal-PCB għandhom impatt sinifikanti fuq ix-xejriet tas-suq.
F'dawn l-aħħar snin, l-enfasi nbidel għall-użu taċ-ċeramika f'bords ta 'ċirkuwiti stampati konvenzjonali (PCBs), li huma magħmula minn reżini epossidiċi tal-plastik bħal FP4. Bordijiet taċ-ċirkwiti taċ-ċeramika joffru trattament tas-sħana eċċellenti, huma faċli biex jiġu implimentati, u jipprovdu prestazzjoni superjuri meta mqabbla ma 'PCBs mhux taċ-ċeramika. Madankollu, ħafna tekniki tal-immarkar-bħall-ipproċessar tal-iskrin mhumiex adattati għaċ-ċeramika. L-immarkar tal-linka taċ-ċeramika huwa ingombranti, jeħtieġ diversi konsumabbli, u mhuwiex reżistenti għall-brix. Il-fraġilità u l-ebusija taċ-ċeramika jagħmluhom ukoll wieħed mill-materjali l-aktar diffiċli biex jiġu mmarkati.
Bħala riżultat, il-lejżers żdiedu għall-prominenza f'dawn l-aħħar snin bħala alternattiva għat-teknoloġija tal-istampar tal-linka, u ħafna kumpaniji tal-lejżer żviluppaw sistemi partikolarment adattati għall-marki taċ-ċeramika, bħal lejżers UV fi stat solidu ppumpjati bid-dijodi, kif ukoll CO2 konvenzjonali lejżers.
"Dan jinkludi tendenza lejn minjaturizzazzjoni," jgħid Andrew May, direttur ta 'kumpanija tal-immarkar bil-lejżer. Madankollu, huwa jenfasizza li l-introduzzjoni ta 'tendenzi ġodda tas-suq tieħu ż-żmien ukoll, "Hemm applikazzjoni ġdida kull ġimgħa? Le. Imma 15-il sena ilu, qatt ma mmarkajna fuq ċeramika minjatura, u issa nagħmlu."
Materjali, forom u daqsijiet aktar flessibbli
Madankollu, minkejja t-tkabbir mgħaġġel tiegħu, l-immarkar taċ-ċeramika fl-elettronika bħalissa mhuwiex l-akbar suq tal-kumpanija tal-immarkar bil-lejżer. "L-akbar industrija għalina hija l-apparat mediku," jgħid Andrew May, "imbagħad il-komponenti tal-karozzi, l-elettronika u l-inġinerija ġenerali. Il-firxa ta 'prodotti meħtieġa tvarja ħafna skond l-industrija u l-industrija inkwistjoni."
Il-kumpanija għandha tmien sistemi tal-lejżer (ħamsa minnhom huma mmexxija minn Galv) li jipprovdu servizzi ta 'mmarkar għal varjetà wiesgħa ta' applikazzjonijiet. Minħabba dan, u minħabba li l-kumpanija dejjem qed takkwista klijenti ġodda b'rekwiżiti apposta - May tenfasizza li l-kapaċità li tkun flessibbli hija vitali. Bħala riżultat, juża lejżers adattati għall-immarkar ta 'materjali, forom u daqsijiet differenti, kif ukoll daqsijiet differenti ta' lott. Il-firxa ta 'markers li tista' toffri hija wkoll diversa daqs il-bażi tal-klijenti tagħha, bil-lejżers tagħha kapaċi jipproduċu kollox minn kodiċi għal grafika u matriċi tad-dejta - kollha b'veloċitajiet għoljin u b'riproduċibbiltà għolja.
Catering għal din il-flessibbiltà hija għalhekk neċessità għall-manifatturi tal-magni tal-immarkar bil-lejżer bħalBluhm Systeme.
Id-domanda għat-traċċabilità tal-komponenti qed tikber
Xejra oħra importanti fil-qasam tal-immarkar bil-lejżer hija l-assigurazzjoni u l-irfinar tat-traċċabilità - l-identifikazzjoni individwali ta 'prodott permezz ta' marka ta 'identifikazzjoni unika fuq il-wiċċ tiegħu. Dan l-immarkar jista 'jieħu ħafna forom, iżda dejjem aktar popolari u importanti huwa l-użu ta' matriċi tad-dejta bħal kodiċi bidimensjonali (kodiċi QR).
Billi timmarka prodott individwali bil-kodiċi tal-matriċi tad-dejta uniku tiegħu stess, jista 'jiġi identifikat faċilment b'mod mhux intrużiv b'dettalji ewlenin bħall-manifattur, in-numru tal-lott, u l-ħajja. Dan jipprovdi assigurazzjoni ta' kwalità: il-konsumaturi u l-utenti jistgħu jiddeterminaw l-oriġini eżatta ta' prodott. Din l-assigurazzjoni tal-kwalità toħloq rabta diretta bejn il-konsumatur u l-manifattur u tagħti valur miżjud lill-prodott, li tippermettilhom jikkompetu mal-manifattura bi prezz aktar baxx. Minħabba l-preċiżjoni inkredibbli tiegħu, il-lejżer huwa idealment adattat għall-kitba ta 'kodiċijiet dettaljati daqs 200 μm fid-daqs - żgħir wisq biex jidher minn xi ħadd li jgħaddi, iżda faċilment iċċekkjat bi smartphone jekk persuna tkun taf fejn tinsab. F'daqsijiet bħal dawn, il-matriċi tad-dejta jistgħu jintużaw għal skopijiet ta 'kontra l-iffalsifikar, li jagħmilha faċli li tiġi ċċekkjata l-awtentiċità ta' oġġetti ta 'kwalità għolja b'mod mhux intrużiv. Dan għandu impatt kbir fuq l-industrija farmaċewtika peress li huwa mod kif jiġi żgurat li mediċini bħal pilloli ma jiġux prodotti u mqassma b'mod frawdolenti.
It-traċċabilità tal-komponenti għandha wkoll rwol importanti meta tintuża bħala evidenza fil-litigazzjoni. Pereżempju, jekk xi ħadd ikollu trapjant mediku u t-trapjant ifalli, it-traċċabilità tippermettilhom ikunu jafu eżattament x'mar ħażin, fejn mar ħażin, u f'liema lott mar ħażin. Dan ċertament iżid l-effiċjenza f'affarijiet bħall-irtirar tal-prodotti, iżda jagħti wkoll lill-klijent aktar awtonomija. Jista 'ma jkunx ovvju, iżda hekk kif is-soċjetà ssir aktar interessata fil-litigazzjoni, it-teknoloġija li tista' ssaħħaħ il-verdetti tal-litigazzjoni se jkollha tlaħħaq.
It-traċċabilità tikkontribwixxi wkoll għal xejra oħra madwar il-manifattura: it-titjib tas-sostenibbiltà ambjentali u t-tnaqqis tal-impatt ekoloġiku. Billi jsegwu prodott biex ikun jaf meta jfalli, jew billi jkun jaf meta jasal fit-tmiem taċ-ċiklu tal-ħajja tiegħu, il-manifatturi jkunu f'qagħda aħjar li jissostitwixxu u jirriċiklaw b'mod proattiv. Dan ifisser ukoll li l-prodotti jistgħu jintbagħtu lura għar-rranġament kif maħsub, u għalhekk inqas tagħmir jista’ jispiċċa f’miżbliet.
Madankollu, is-sistemi attwali tat-tikkettar tal-matriċi tad-dejta jiffaċċjaw ħafna sfidi. Ċerti materjali jagħmlu l-immaniġġjar aktar diffiċli - partikolarment ħġieġ u polimeri, kif ukoll metalli rqaq u fuljetti. L-immarkar għandu wkoll ikun permanenti u stabbli, u s-sistema għandha tkun kapaċi takkomoda firxa wiesgħa ta 'daqsijiet tal-prodott.
Sfida partikolari għal xi magni tal-immarkar bil-lejżer hija l-immarkar fuq uċuħ mhux ċatti. L-inkjet printers għadhom jaqbżu s-sistemi bbażati fuq il-lejżer f'dan il-qasam. Bħala riżultat, l-inġiniera tas-sistema qed jaħdmu biex jegħlbu dawn l-isfidi. Pereżempju, xi manifatturi ta' sistemi ta' mmarkar bil-lejżer joffru lejżers tas-CO2 u tal-fibra b'qawwa medja ta' 20-500 W u ħinijiet ta' ċiklu li jvarjaw, mgħammra b'ottika li tiffoka awto-aġġustament għall-użu fuq uċuħ 3D li jistgħu jiġu aġġustati għall-kurvatura ta' l-oġġett. Biex jitqiesu l-uċuħ b'ġeometriji mhux magħrufa, is-sistemi jużaw sistema ta 'viżjoni awtofoku li l-ewwel tiskennja l-wiċċ 3D u mbagħad taġġusta l-fokus tal-lejżer matul il-proċess tal-immarkar.
Madankollu, uċuħ mhux ċatti mhumiex l-unika sfida li jiffaċċjaw il-manifatturi tas-sistemi tal-immarkar bil-lejżer. Dr Florent Thibaut, CEO ta’ manifattur ta’ soluzzjonijiet tal-immarkar bil-lejżer, jispjega, "F’ħafna każijiet, soluzzjonijiet tal-immarkar li huma standardizzati globalment, bħall-inkjet, mhumiex kapaċi jissodisfaw ir-rekwiżiti meħtieġa biex jipprovdu marka speċifika għal kull prodott. Bħalissa , L-użu tas-soltu tal-lejżers huwa diġà disponibbli bħala metodu kontinwu, bħall-użu ta 'pinna. Madankollu, dan mhuwiex mgħaġġel biżżejjed - jeħtieġ li nsibu soluzzjoni li tibbilanċja l-volum tal-produzzjoni u l-eżattezza."
L-immarkar sekwenzjali huwa affettwat minħabba li l-immarkar bil-lejżer irid jinbidel għal kull prodott, għalhekk li jkun hemm teknoloġija tal-immarkar li tista 'tiġi adattata għal kull prodott hija kritika. Il-manifatturi jeħtieġu throughput estremament għoli - l-immarkar għandu jadatta u r-rata tal-immarkar għandha tkun għolja - u dan lanqas biss iqis id-diffikultajiet tal-ipproċessar ta 'ċerti materjali bħal ħġieġ jew polimeri.
Biex issolvi din il-problema, manifattur tas-soluzzjonijiet tal-immarkar tal-lejżer ipprivattiva t-teknoloġija VULQ1 tiegħu, li rebaħ il-Premju għall-Innovazzjoni tas-Sistemi tal-Laser fl-Inġinerija tal-Produzzjoni Industrijali tal-Laser World Photonics ta 'din is-sena, li ma jagħżilx l-użu ta' raġġ wieħed kontinwu ta 'dawl (kif huwa l- każ b’sistemi ta’ mmarkar konvenzjonali). Minflok, juża mijiet ta 'raġġi tad-dawl biex jipproduċi effett qisu timbru - jipproduċi kodiċi sħiħ tal-matriċi tad-data f'waqtu. Il-metodu użat biex jipproduċi dan it-timbru uniku huwa l-iffurmar tar-raġġ dinamiku, li jitwettaq bl-użu ta 'komponenti bħall-Modulatur tad-Dawl Spazjali (SLM), li jista' jaġġusta fuq bażi għal kull sparatura biex joħloq travi bi struttura unika.
Filwaqt li teknoloġiji oħra tal-immarkar bil-lejżer jistgħu jipprijoritizzaw rati ta 'ripetizzjoni għolja għal throughput għoli, din it-teknoloġija tuża enerġija tal-polz ogħla u proċessar parallel għal riżultati aħjar.
Thibaut jgħid, "Din l-iskema tal-immarkar bħal timbru tiftaħ potenzjal ta 'produttività tremend għall-immarkar tal-barcode 2D u hija sempliċi biex tiġi implimentata."
Pereżempju, it-teknoloġija tagħha tista' tintuża biex timmarka partijiet mediċi tal-PVC b'kodiċi ta' matriċi tad-dejta 570-μm wiesgħa b'rata ta' 77,000 fis-siegħa. Materjali oħra li s-sistema tista 'timmarka jinkludu aluminju miksi bil-polimer HDPE; Ħġieġ tas-soda-ġir; Ħġieġ borosilikat, deheb pur, u kompost iffurmat epossidiku.
Thibault iżid, "Id-daqsijiet tal-mudelli jistgħu jkunu żgħar daqs 100 μm filwaqt li jżommu leġibilità perfettament ċara, anke meta timmarka f'linja dritta, peress li t-tikek kollha huma mmarkati simultanjament." Barra minn hekk, minħabba li m'għandhiex għalfejn tiddependi fuq frekwenzi ta' ripetizzjoni għolja, it-teknoloġija tista' tibni sistemi bl-użu ta' lejżers Nd: YAG infra-aħmar u ħodor mhux disponibbli fuq l-ixkaffa bi frekwenzi ta' ripetizzjoni ta' madwar 20-30Hz, u tiżgura li s-sistemi tagħha jibqa’ kosteffettiv kemm jista’ jkun.
Lejżer ultraveloċi jibdel il-ħġieġ f'ħażna ta 'dejta
Qasam ieħor eċċitanti ġdid tal-immarkar bil-lejżer huwa l-ħażna tad-dejta. Ir-riċerkaturi jsostnu li jistgħu jipproduċu sistemi effiċjenti għall-ħażna tad-dejta billi jużaw lejżers ultraveloċi biex jikkodifikaw id-dejta f'midja tal-ħġieġ/kristall. Id-dejta tinħażen fil-ħġieġ/kristall fil-forma ta 'mikro ablazzjoni, u ladarba tkun prodotta, tkun tista' tiġi ppreservata għal ammont ta 'żmien aqwa.
Fl-2013,Hitachiħabbret l-ewwel sistema ta 'ħażna tad-dejta tal-kristall tal-kwarz tagħha, u fl-2014, riċerkaturi fiċ-Ċentru ta' Riċerka Optoelettronika (ORC) tal-Università ta 'Southampton ħabbru l-iżvilupp tagħhom ta' sistema tal-ħġieġ inċiżi bil-lejżer femtosecond. L-ORC bdiet tikkollabora ma 'Microsoft Research dwar "Project Silica" ORC bdiet taħdem ma' Microsoft Research fuq "Project Silica", li twiegħed li tiżviluppa sistemi ta 'ħażna fuq skala zb u "fundamentalment terġa' taħseb kif tibni sistemi ta 'ħażna tal-massa.
Il-kitba fuq il-ħġieġ mhijiex biċċa xogħol faċli, madankollu, u sistemi standard tal-laser UV jew CO2 pulsati jistgħu joħolqu mikroxquq - tisħin eċċessiv tal-wiċċ tal-materjal jista 'jwassal għal ħsara f'hot spots termali. Filwaqt li dan jista 'jiġi evitat billi titnaqqas l-enerġija tal-polz, mhuwiex ideali meta tkun meħtieġa preċiżjoni għolja. Huwa għalhekk li r-riċerkaturi qed iduru għal sistemi tal-laser ultraveloċi (femtosecond) biex jimminimizzaw ir-riskju ta 'ħsara termali. It-tul ta 'żmien ultra-qasir tal-polz ta' enerġija għolja jiżgura li tingħata biżżejjed enerġija lill-materjal biex timmarkah bi preċiżjoni estrema, u toħloq biss żoni minimi affettwati mis-sħana u tevita mikroxquq.
Il-limitazzjoni attwali ta 'din it-teknoloġija hija l-veloċità estremament baxxa tal-kitba tad-dejta, u l-kitba tad-dejta fuq skala Tb tista' tieħu snin biex titlesta. B'xorti tajba, skoperti kontinwi qed jissuġġerixxu modi kif tiżdied il-veloċità tal-kitba tad-dejta. Is-sena li għaddiet, ir-riċerkaturi ORC ippubblikaw metodu ta 'kitba bil-lejżer effiċjenti fl-enerġija fil-ġurnal Optica: mhux biss dan il-metodu huwa mgħaġġel, iżda jista' jaħżen madwar 500 Tb ta 'dejta fuq diski tas-silika daqs CD - huma 10,000 darbiet aktar dens mit-teknoloġija tal-ħażna Blu-ray Disc.
Il-metodu l-ġdid tar-riċerkaturi juża laser tal-fibra 515 nm bi frekwenza ta 'ripetizzjoni ta' 10 MHz u tul ta 'polz ta' 250 fs biex joħolqu ħofor ċkejkna fil-ħġieġ tas-silika, li fihom strutturi nanolaminari individwali li jkejlu biss 500 × 50 nm. Dawn in-nanostrutturi ta 'densità għolja jistgħu jintużaw għal ħażna ta' data ottika fit-tul. Ir-riċerkaturi kisbu veloċità ta' kitba ta' 1,000,000 voxels kull sekonda, li hija ekwivalenti għar-reġistrazzjoni ta' madwar 225 KB ta' dejta (aktar minn 100 paġna ta' test) kull sekonda.
Il-metodu l-ġdid intuża biex tikteb 5GB ta 'dejta tat-test fuq disk tal-ħġieġ tas-silikon daqs CD-ROM konvenzjonali bi kważi 100% ta' preċiżjoni tal-qari. Kull voxel fih erba 'bits ta' informazzjoni, b'kull żewġ voxels jikkorrispondu għal karattru wieħed tat-test. Bl-użu tad-densità tal-kitba pprovduta mill-metodu, id-diska tkun tista 'żżomm 500 Tb ta' data. Billi ttejjeb is-sistema għall-kitba parallela, għandu jkun fattibbli li tikteb dik id-dejta f'madwar 60 jum, qalu r-riċerkaturi.
