CZ303934B6 - Zpusob povrchového znacení materiálu pomocí laserového paprsku a zarízení k provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Zpusob povrchového znacení materiálu pomocí laserového paprsku a zarízení k provádení tohoto zpusobu Download PDF

Info

Publication number
CZ303934B6
CZ303934B6 CZ20070906A CZ2007906A CZ303934B6 CZ 303934 B6 CZ303934 B6 CZ 303934B6 CZ 20070906 A CZ20070906 A CZ 20070906A CZ 2007906 A CZ2007906 A CZ 2007906A CZ 303934 B6 CZ303934 B6 CZ 303934B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
laser beam
labeled
marking
article
description
Prior art date
Application number
CZ20070906A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2007906A3 (cs
Inventor
Rasa@Jaroslav
Bicistová@Radka
Original Assignee
Ceské vysoké ucení technické, Fakultní strojní VCSVTT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceské vysoké ucení technické, Fakultní strojní VCSVTT filed Critical Ceské vysoké ucení technické, Fakultní strojní VCSVTT
Priority to CZ20070906A priority Critical patent/CZ303934B6/cs
Publication of CZ2007906A3 publication Critical patent/CZ2007906A3/cs
Publication of CZ303934B6 publication Critical patent/CZ303934B6/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/262Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used recording or marking of inorganic surfaces or materials, e.g. glass, metal, or ceramics

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Abstract

Vynález se týká zpusobu povrchového znacení matriálu (3) pomocí laserového paprsku (1) s vlnovou délkou .lambda., pri kterém je znacený materiál (3) transparentní, a asistencního materiálu (2). Znacený povrch materiálu (3) se na strane odvrácené od zdroje zárení vlozí do vrstvy asistentního materiálu (2) tvorené práskem se zrnitostí dle pozadovaného provedení znacení a kvality, obsahující alespon jednu slozku, která absorbuje zárení laserového paprsku (1). Laserový paprsek (1) prochází skrz transparentní znacený materiál (3). Dále se vynález týká zarízení k provádení tohoto zpusobu, sestávajícího z nádoby (4) naplnené asistentním materiálem (2) a z laseru umísteného nad nádobou (4).

Description

Způsob povrchového značení materiálu pomocí laserového paprsku a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Technické řešení se týká způsobu povrchového značení výrobků pomocí laserového paprsku s vlnovou délkou λ, při které je materiál značeného výrobku pro paprsek laseru průchozí (transparentní materiál) a pomocí přídavného materiálu absorbujícího laserový paprsek dané vlnové délky a dále se týká uspořádání k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Z technické praxe jsou známa různá řešení značení povrchů výrobků paprskem laseru. Jedná se například o značení kovů, kde je materiál z povrchu odpařován nebo ovlivňován tepelně, nebo značení plastů, kde je povrch materiálu zuhelnatěn, nebo nanášení různých barev. Dále je známo například ražení značek, takovéto řešení není vhodné pro některé druhy materiálů (např. sklo a keramika).
U materiálů, u kterých paprsek laseru dané vlnové délky s materiálem neinteraguje, ale prochází jím, jako je například sklo při vlnové délce λ = 1064 nm, se v současné době rovněž využívají různé metody značení povrchu. Mezi klasické metody patří například sítotisk, tj. nanášení barvy, pískování, leptání a broušení. Tyto metody jsou náročné na přípravu, provedení a přesnost popisu. Technologie leptání má navíc i negativní ekologický dopad.
Pro vytváření různorodých obrazců na povrch transparentního materiálu se rovněž užívá laserový paprsek. Výhodné použití laserového paprsku je hlavně u individuálního značení, jako je například sériové číslo výrobku, kód a podobně, v sériové výrobě, neboť umožňuje rychlou změnu popisu a také u vytváření složitějších obrazců nebo přesných obrazců na rovinném i prostorově zakřiveném povrchu výrobku. Pohyb paprsku laseru je řízen počítačem a dráhu pohybu paprsku laseru je možné libovolně a rychle upravovat změnou programu. Vzniklý popis je trvalý a dobře rozeznatelný.
Metody popisu materiálů, jakými jsou například různé druhy skla, používající paprsek laseru lze dále rozdělit na metody přímé a nepřímé. Přímá metoda spočívá v použití laserového paprsku, který je absorbován popisovaným materiálem a ablací materiálu z povrchu vznikne trvalý dobře rozlišitelný popis. Tato metoda využívá takový paprsek laseru, který má vhodnou vlnovou délku, aby byl popisovaným materiálem absorbován, například CO2 laser. Nepřímé metody využívají paprsek laseru s takovou vlnovou délkou λ, kdy je popisovaný materiál pro toto záření průchozí, například Nd:YAG laser o vlnové délce záření λ = 1064, nm, přičemž pro vytvoření popisuje zapotřebí přídavný materiál, který absorbuje záření použitého paprsku laseru a vzniklou reakcí dochází k ovlivnění povrchu výrobku a tím ke vzniku trvalého, dobře rozeznatelného popisu.
Jedna z nepřímých metod spočívá v nanesení vrstvičky přídavného materiálu na povrch, který má být popisován nebo dekorován. Přídavný materiál obsahuje složku zesilující absorpci laserového paprsku. V místě absorpce paprsku laseru je tento přídavný materiál natavován a spojen s popisovaným materiálem a tím vzniká stálý kontrastní popis.
Nevýhoda této metody je v nutnosti nanesení vrstvičky přesné tloušťky na popisovaný povrch výrobku, aby při interakci s paprskem laseru došlo ke správnému spojení přídavného materiálu s popisovaným materiálem. Další nevýhodou je, že u této metody musí být zaručeno uchycení přídavného materiálu na značeném povrchu materiálu výrobku.
- 1 CZ 303934 Β6
Další nepřímá metoda využívá k popisu povrchu výrobku přídavný materiál v podobě pevné podložky. Povrch podložky z přídavného materiálu je v těsném kontaktu s popisovaným povrchem výrobku. Popis vzniká odpařením částic přídavného materiálu z podložky na popisovaný povrch výrobku.
Nevýhoda této metody spočívá v tvarové náročnosti kladené na podložku. Ta musí ve všech místech popisu být v těsném kontaktu s popisovaným povrchem výrobku. Metoda je vhodná pro popis rovinných povrchů. Pro prostorově zakřivený povrch je nutné vyrobit odpovídající podložku a zajistí dokonalý kontakt se značeným povrchem, jinak je značení nekvalitní. Další nevýhodou je opotřebování podložky z přídavného materiálu po odpaření částic materiálu na povrch výrobku. Po každém popisu následuje úprava povrchu podložky z přídavného materiálu. Při odchýlení podložky od popisovaného povrchu výrobku je ovlivněn vzhled, barva a kvalita popisu.
Další nepřímá metoda popisu povrchu transparentního materiálu spočívá v odpařování části přídavného materiálu z tzv. jezdce. Jezdec je destička z přídavného materiálu, kteráje pohyblivá a je nastavena vždy oproti laserovému paprsku. Paprsek laseru prochází skrz popisovaný materiál a je zaostřen na povrch jezdce.
Nevýhoda této metody je v potřebě poměrně složitého speciálního zařízení pro synchronizaci pohybu paprsku laseru s pohybem jezdce, další nevýhodou je stejně jako u předchozí metody opotřebování povrchu jezdce při popisu laserem.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem povrchového značení materiálu pomocí laserového paprsku s vlnovou délkou λ, při které je materiál značeného výrobku průchozí pro laserový paprsek, a asistentního materiálu, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že značený povrch se na straně odvrácené od zdroje laserového paprsku vloží do vrstvy přídavného materiálu tvořeného práškem, kapalinou nebo kapalnou emulzí, obsahující alespoň jednu složku, která absorbuje záření laserového paprsku, přičemž laserový paprsek prochází skrz materiál značeného výrobku a reaguje s přídavným materiálem, který vytváří na povrchu materiálu značeného výrobku povrchového značení.
Materiál značeného výrobku a/nebo přídavný materiál se s výhodou před a/nebo v průběhu provádění značení vystavuje dodatečnému ohřevu. Od značeného výrobku je možné odvádět vzniklé teplo.
Podstatou vynálezu je rovněž zařízení k provádění výše uvedeného způsobu. Zařízení sestává ze zdroje laserového paprsku s vlnovou délkou kaz nádoby naplněné přídavným materiálem, obsahující alespoň jednu složku, která absorbuje záření laserového paprsku. Nádoba je opatřena prostorem pro umístění značeného výrobku.
Na značený výrobek je možné umístit chladítko pro odvod vzniklého tepla. Ke značenému výrobku a/nebo přídavnému materiálu je s výhodou připojen zdroj tepla pro přívod dodatečného tepla.
Výhodou uvedeného řešení je i to, že odpadá opotřebení povrchu podložky z přídavného materiálu a nutnost úpravy povrchu podložky.
Řešení podle vynálezu nevyžaduje speciální mechanismus ani řídicí systém, jako je tomu například u řešení s jezdcem, kde je nutné synchronizovat pohyb jezdce a pohyb laserového paprsku. Oproti metodě, kde se aplikuje vrstva prášku, kapaliny nebo suspenze na povrch a poté je laserem
- 2 CZ 303934 B6 natavena a spojena s povrchem výrobku, není potřebná u řešení dle vynálezu na povrch nanášet vrstvičku přídavného materiálu o přesně definované tloušťce.
Způsob povrchového značení materiálu pomocí laserového paprsku podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění při značení a dekorování povrchu materiálu trvalým, dobře rozeznatelným popisem na povrchu materiálu výrobku. Značený povrch materiálu, který je pro paprsek dané vlnové délky záření průchozí, může být libovolně zakřivený i rovinný. Vytvářený obrazec lze rychle upravovat a jednoduše měnit. Lze popisovat také povrch u vrstveného materiálu výrobku.
Přehled obrázků na výkrese
Vynález bude podrobněji popsán na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je schematicky v nárysu znázorněno provedení vynálezu pro popis tvarových výrobků, kde paprsek laseru prochází jednou stěnou materiálu výrobku. Na obr. 2 je schematicky v nárysu znázorněno provedení vynálezu pro popis tvarových výrobků, kde paprsek laseru prochází dvěma stěnami výrobku a na obr. 3 je znázorněno schematicky v nárysu provedení, kdy je popisována rovinná plocha.
Příklady provedení technického řešení
V prvním příkladu provedení dle obr. 1 je použita metoda popisování laserem libovolně zakřiveného povrchu výrobku nepřímou metodou. Laserový paprsek i ze zdroje např. Nd:YAG o vlnové délce 1064 nm prochází skrz materiál 3 - např. sklo a je zaostřen na popisovaný povrch A, který je v kontaktu s přídavným materiálem 2 - prášek, kapalina nebo suspenze obsahující vhodnou absorpční složku s ohledem na použitý druh laseru, umístěným v nádobě 4. Přídavný materiál je v místě popisu A ozářen paprskem laseru o hustotě energie potřebné k vyvolání reakce mezi přídavným materiálem a popisovaným povrchem výrobku. V tomto případě je přídavný materiál umístěn ve vhodné nádobě.
Popis vznikne tím, že pohyb paprsku laseru je řízený programem. Pohybuje se buď obrobek, nebo celá hlava laseru, nebo se pohybuje paprsek laseru v osách x a y vychylováním zrcátek ve skenovací hlavě. Celý obrazec může být vytvořen řádkováním nebo najednou ozářením povrchu přes masku.
V druhém příkladu provedení dle obr. 2 je ukázán příklad použití metody popisování zakřiveného povrchu výrobku nepřímou metodou, kdy paprsek laseru prochází dvěma stěnami materiálu výrobku. Popisovaný povrch A např. skleněného materiálu 3 ve tvaru válce. Uspořádání demonstruje, že paprsek i laseru může procházet přes více povrchů materiálu výrobku. Laserem popsaný povrch A bude pouze ten, který je v kontaktu s přídavným materiálem 2 a je ozářen paprskem i laseru o hustotě energie potřebné k vyvolání reakce mezi přídavným materiálem 2 a popisovaným povrchem A materiálu 3.
Třetí příklad dle obr. 3 ukazuje použití metody popisování povrchu tenkého výrobku z materiálu 3 nepřímou metodou. Pro odvod tepla z místa popisuje na popisovaný materiál 3 o malé tloušťce položen materiál 5. Uspořádání rovněž demonstruje, že paprsek laseru i může procházet více vrstev materiálu - laserem popsaný povrch A bude pouze ten, který je v kontaktu s přídavným materiálem 2 a je ozářen paprskem laseru i o hustotě energie potřebné k vyvolání reakce mezi přídavným materiálem 2 a popisovaným povrchem A materiálu 3 výrobku.
Pomocí uvedených řešení lze popisovat různě prostorově zakřivené i rovinné povrchy. Druh použitého přídavného materiálu ovlivňuje vzhled, barvu a kvalitu vzniklého popisu. Velikost částic použitého přídavného materiálu ovlivňuje vzhled a kvalitu vzniklého popisu. Přídavný materiál s hrubými částicemi má za následek vznik hrubého popisu, přídavný materiál s jemnými
- J CZ 303934 B6 částicemi má za následek vznik jemného popisu. Množství a tloušťka přídavného materiálu pod značeným povrchem výrobku ovlivňuje vzhled a kvalitu vzniklého popisu. Přídavný materiál může např. obsahovat vhodné pigmenty.
Prášek může být rozpuštěn ve vhodné kapalině a vzniklá suspenze má určitou hustotu. Použitá kapalina a její hustota ovlivňuje vzhled, kvalitu i barvu popisu.
Při popisu může předcházet předehřev materiálu výrobku a/nebo předehřev přídavného materiálu.
Popis doprovází ohřev, popřípadě chlazení materiálu výrobku a ohřev případně chlazení přídavného materiálu. Odvod tepla se realizuje buď přídavnou vrstvou materiálu shodného s materiálem výrobku na protilehlém povrchu oproti popisovanému povrchu materiálu výrobku, nebo ofukováním plynem materiálu výrobku na protilehlém povrchu vůči popisovanému povrchu, nebo aplikací kapaliny na protilehlý povrch vůči popisovanému povrchu. Přídavné chladicí médium musí být také průchozí pro paprsek laseru o dané vlnové délce λ.
Při popisování povrchu materiálu, se kterým paprsek laseru neinteraguje, může paprsek laseru procházet libovolně tlustou vrstvou tohoto materiálu, popř. několika vrstvami, přičemž popis vznikne pouze na povrchu, který je v kontaktu s přídavným materiálem.
Pro tenké tloušťky popisovaných výrobků je vhodné zabezpečit odvod tepla z místa popisu, neboť by mohlo dojít k porušení výrobku.
Popis může být též dosažen natavením přídavného materiálu na popisovaný povrch výrobku. Vzniklý popis je prostorový.
Použitím kombinace různých druhů přídavných materiálů lze dosáhnout různé kvality, barvy a vzhledu popisu v jednom obrazci.
Průmyslová využitelnost
Způsob povrchového popisu výrobků pomocí laserového paprsku podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění při popisu a značení a dekorování povrchu materiálu trvalým, kontrastním popisem na povrchu výrobků z materiálu, kterým paprsek laseru o dané vlnové délce prochází. Popisovaný povrch výrobku může být libovolně zakřivený i rovinný. Vytvářený obrazec lze jednoduše a rychle upravovat. Lze popisovat také povrch u vrstveného materiálu, kterým paprsek laseru o dané vlnové délce prochází, aniž by s ním reagoval.

Claims (6)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob povrchového značení materiálu pomocí laserového paprsku s vlnovou délkou λ, při které je materiál značeného výrobku průchozí pro laserový paprsek, a asistentního materiálu, vyznačující se tím, že značený povrch se na straně odvrácené od zdroje laserového paprsku vloží do vrstvy přídavného materiálu tvořeného práškem, kapalinou nebo kapalnou emulzí, obsahující alespoň jednu složku, která absorbuje záření laserového paprsku, přičemž laserový paprsek prochází skrz materiál značeného výrobku a reaguje s přídavným materiálem, který vytváří na povrchu materiálu značeného výrobku povrchového značení.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiál značeného výrobku a/nebo přídavný materiál se před a/nebo v průběhu provádění značení vystavuje dodatečnému ohřevu.
  3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že od značeného výrobku se odvádí vzniklé teplo.
  4. 4. Zařízení k provádění způsobu podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že sestává ze zdroje laserového paprsku (1) s vlnovou délkou λ a z nádoby (4) naplněné přídavným materiálem (2), obsahující alespoň jednu složku, která absorbuje záření laserového paprsku (1), přičemž nádoba (4) je opatřena prostorem pro umístění značeného výrobku.
  5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že na značený výrobek je umístěno chladítko pro odvod vzniklého tepla.
  6. 6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že ke značenému výrobku a/nebo přídavnému materiálu (2) je připojen zdroj tepla pro přívod dodatečného tepla.
CZ20070906A 2007-12-27 2007-12-27 Zpusob povrchového znacení materiálu pomocí laserového paprsku a zarízení k provádení tohoto zpusobu CZ303934B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20070906A CZ303934B6 (cs) 2007-12-27 2007-12-27 Zpusob povrchového znacení materiálu pomocí laserového paprsku a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20070906A CZ303934B6 (cs) 2007-12-27 2007-12-27 Zpusob povrchového znacení materiálu pomocí laserového paprsku a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2007906A3 CZ2007906A3 (cs) 2009-07-08
CZ303934B6 true CZ303934B6 (cs) 2013-07-03

Family

ID=40823625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20070906A CZ303934B6 (cs) 2007-12-27 2007-12-27 Zpusob povrchového znacení materiálu pomocí laserového paprsku a zarízení k provádení tohoto zpusobu

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ303934B6 (cs)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5919853A (en) * 1996-01-30 1999-07-06 Otis Elevator Company Method and compositions for laser imprinting and articles imprinted using such methods and composition
DE69816107T2 (de) * 1997-09-08 2004-05-19 Thermark, Llc Laserbeschriftungsverfahren
CZ295071B6 (cs) * 2001-12-17 2005-05-18 České Vysoké Učení V Praze Fakulta Jaderná A Fyzik Způsob barevného popisování plastu pomocí laseru
WO2006108499A1 (de) * 2005-04-12 2006-10-19 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und verfahren zum auftragen von schichten eines pulverförmigen materials auf eine oberfläche
DE102005026038A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Boraglas Gmbh Verfahren zur Markierung von Objektoberflächen
WO2007019991A1 (de) * 2005-08-18 2007-02-22 Oc Oerlikon Balzers Ag Lasermarkierung nahe der oberfläche bei innenbearbeiteten transparenten körpern

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5919853A (en) * 1996-01-30 1999-07-06 Otis Elevator Company Method and compositions for laser imprinting and articles imprinted using such methods and composition
DE69816107T2 (de) * 1997-09-08 2004-05-19 Thermark, Llc Laserbeschriftungsverfahren
CZ295071B6 (cs) * 2001-12-17 2005-05-18 České Vysoké Učení V Praze Fakulta Jaderná A Fyzik Způsob barevného popisování plastu pomocí laseru
WO2006108499A1 (de) * 2005-04-12 2006-10-19 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und verfahren zum auftragen von schichten eines pulverförmigen materials auf eine oberfläche
DE102005026038A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Boraglas Gmbh Verfahren zur Markierung von Objektoberflächen
WO2007019991A1 (de) * 2005-08-18 2007-02-22 Oc Oerlikon Balzers Ag Lasermarkierung nahe der oberfläche bei innenbearbeiteten transparenten körpern

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2007906A3 (cs) 2009-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mücklich et al. Laser Interference Metallurgy–using interference as a tool for micro/nano structuring
US5919853A (en) Method and compositions for laser imprinting and articles imprinted using such methods and composition
JP5465170B2 (ja) 透明な加工品の表面に構造体を組み込む方法
US6830643B1 (en) Method of manufacturing an item and apparatus for manufacturing an item
Fraggelakis et al. Ultrashort pulsed laser induced complex surface structures generated by tailoring the melt hydrodynamics
US8575511B2 (en) Method of marking or inscribing a workpiece
JP2010539704A (ja) 電子材料のレーザデカール転写
CN101927627A (zh) 向产品、特别是玻璃施加持久加工标记的方法
FI84151B (fi) Foerfarande och anordning foer aostadkommande av en tryck-, glans- eller praeglingsstruktur pao tryckplaotar, -staemplar, -valsar, -band, -folier eller dylika.
GB2446875A (en) Production of fine geometric openings in thin film materials
US20190077043A1 (en) Pressing tool designed as a press platen
DE50106765D1 (de) Verfahren zur herstellung eines oberflächenlegierten zylindrischen, teilzylindrischen oder hohlzylindrischen bauteils
US20050146084A1 (en) Method for molding microstructures and nanostructures
Rank et al. Direct laser interference patterning of nickel molds for hot embossing of polymers
CZ303934B6 (cs) Zpusob povrchového znacení materiálu pomocí laserového paprsku a zarízení k provádení tohoto zpusobu
WO2018140849A1 (en) Printing machine and method for printing workpieces
CN111516251B (zh) 图案的形成方法以及压印装置
Lee Micro-droplet deposition by UV-pulsed laser induced forward transfer direct writing technology
WO2017142506A1 (en) Build material supply for additive manufacturing
CN110267757B (zh) 减少金属层中的应力
WO2003018276B1 (en) Method of processing brittle material and processing device
JPH0323273B2 (cs)
US11766826B2 (en) Reducing stresses in metal layers
KR20190103404A (ko) 고 용융 온도 폴리머들을 사용한 객체들의 3d 형성
JP2018108694A (ja) 情報を有するシート状物及びそのシート状物の作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20181227