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激光噴碼機的前世今生

作者:嘉興創新包裝機械有限公司 瀏覽: 發表時間:2020-11-06 14:07:52

現代噴系統,包括集成到您的系統中的激光噴碼機(例如 MES、HMI、通過 EtherNet IP 的 PLC),僅需按下按鈕就可以轉換生產線,并支持更大的自動化工作。

激光噴碼機的前世今生

激光噴碼并不是一項新技術,但在過去幾年中,該技術取得了幾個關鍵進步,解決了以前的限制,應用更加廣泛。

在本白皮書中,我們將了解激光噴碼自問世以來在質量、可靠性和通用性方面是如何演變的。


早期的激光噴碼機技術

第一個激光打標系統在大約30年前投入使用。這些早期的先驅者看到了激光在無需油墨和溶劑情況下,能夠靈活噴碼的潛力。許多早期的系統都是手工打造的,這些激光并不特別適合食品工業的惡劣環境。他們也不能全天候運行。噴碼速度也不是非???,也不能能夠快速、準確地控制激光的路徑。

隨著技術的進步和完善,激光打碼開始在一些領域得到普及。早期使用者包括產量較大的大型飲料公司。之后,醫藥和生命科學領域制造商在滿足序列化和可追溯性要求上看到了激光噴碼機的潛力。但是,這些早期的系統仍然有一些重大的限制,在大多數情況下,激光噴碼機只適用于特定領域。

成本– 當激光產品首次問世時,其成本通常高于其他噴碼技術(有時是兩倍多),這使得低利潤行業難以進行投資。

尺寸– 當時產品尺寸大,這意味著將激光發生器和打碼頭(以及煙霧吸收凈化器和防護罩)安裝到包裝生產線中需要仔細規劃。

速度– 早期激光噴碼機無法在產品快速移動下獲得穩定的標識質量。

標刻能力– 激光可以標刻一行或兩行碼,但多行或更復雜時,標識質量可能會受到影響。

基材兼容性– 早期用戶發現激光在某些材料上標刻的效果很好,而另一些卻不盡如人意。材料供應商并不特別關心產品的激光兼容性,因此,在實際生產中會出現一些問題。

壽命– 早期激光噴碼機的壽命一般為四至五年,這使得投資激光的性價比不高。


激光噴碼機的功率很重要

自激光噴碼機問世以來,一直通過激光功率(10W、30W、60W等)來進行衡量。理論上,無論制造商如何,兩個10W的激光機都應在同一基材上有同樣的表現。但實際上,結果可能有很大差異。這完全取決于實際多大功率被作用于材質上。打個比方,兩輛具有相同 350HP 引擎的汽車的性能可能不同,具體取決于發動機和車輪之間的變速器和差速齒輪。

近年來激光噴碼技術的最大進步之一是在功率集中方面。能夠更精確地控制光束如何擊中基材。這包括減小激光的光斑,提升激光的強度。例如,激光點尺寸減少 25% 意味著所傳遞的能量增加 100%。

激光噴碼機能量更大,會帶來以下好處:

1.更可靠,并持續更長時間
2.低功率(即更小、更低成本)的激光機可以應用在特定的領域
3.更快的噴碼和更多的噴碼內容
4.可以標記更難標刻的材質


找到合適的選擇

激光標刻是使用以下三種方法之一完成的,來創建人或機器可讀碼所需的對比度:

  • 從表面去除涂層,以露出下面的基材
  • 去除一些基材本身(例如蝕刻)
  • 通過熱力變化來獲得對比度


所有這些方法都取決于激光向基材提供足夠的能量,從而在不損壞包裝或內裝物的情況下提高溫度,從而影響變化。由此產生的溫度是兩個因素的產物:功率集中和基材的吸收特性。

每種材料都有獨特的吸收光譜,即它更容易吸收的光波長,以及它傾向于反射的光波長。此圖表顯示了 PET 瓶的吸收光譜。

圖中的峰值顯示了特定波長更容易被吸收的"熱點",因此將激光噴碼機與這些頻率相匹配,將會產生更好的標記,使用更少的能量。

由于吸收光譜區別很大,因此了解噴碼材料的特性非常重要。

材料之間也存在差異,看起來與肉眼相同。此圖表顯示了不同類型的紙板之間可能發生的變化。

因此,這不只是簡單的說"激光對X有用,對Y沒用",而是理解為什么激光會對一種材料起作用,并調整激光或材料以找到匹配項。

在噴碼領域引入光纖激光機增加了可用的波長,這意味著激光適用于更多基材。

而且,隨著激光噴碼的日益普及,制造商正在推動材料供應商創造更有利于激光的選擇,特別是在快消品領域越來越受歡迎的薄膜包裝材料。

一些可用于激光噴碼的材料類型包括:

●PET

●聚丙烯

●紙板

●鋁材

●玻璃


激光的優勢

隨著功率集中的發展應用和基材可用性的提高,激光噴碼很多限制已經消除,一些優勢正在顯現。與幾年前的系統相比,激光噴碼已經走過了漫長的道路。以下是今天需要關注激光噴碼的幾個原因。


標識質量

激光噴碼可生成清晰、銳利、一致且永久的標識。沒有墨水或溶劑需要維護,因此標刻質量始終如一。這意味著更少的準備工作。此外,隨著機器可讀標識的需求越來越廣泛,標識質量在未來幾年將變得越來越重要。

集成和自動轉換

制造和包裝生產線上的設備集成正在為運營數據帶來新的生產力和可視性。最基礎的,激光噴碼可與讀取器/視覺系統配對,以確保標識的完整性,從而有助于確保高質量并減少重復工作。

在更高級的方面,激光噴碼機可以通過行業標準協議(如以太網 IP)連接到更大的 ERP、MES 或 SCADA 系統。此集成級別可支持實現生產線轉換自動化、提高工作效率和減少人為操作失誤,同時提供實時數據,推動日常決策和長期資源規劃。

事實上,集成能力本身是升級噴碼設備的好理由,因為好處是立竿見影的。


可追溯性/序列化

制藥和生命科學行業多年來一直在研究可追溯性和序列化過程?,F在,面對召回和加強食品安全舉措,越來越多食品行業也關注起這方面的信息。制造商必須考慮在他們的產品上噴更多可變信息,并且該信息可能需要機器可讀。如今的激光噴碼機已經能夠滿足這些需求,這要歸功于光束控制的進步,能夠輕松打印多行和二維碼。

生產力

生產線運行的速度受限于產線上最慢的機器。而且,現在食品行業屬于快消品。幸運的是,激光技術能夠跟上時代的步伐,能高速提供高質量的標識。

激光關閉重啟速度也快很多,無論是夜間還是周末或假日生產線維護。更快的啟動意味著生產線運行得更快。

雖然沒有一臺機器是真正的"免維護",但今天的激光噴碼機可以盡可能接近。技術人員處理噴碼設備的時間越短,他們就能處理更多事情。


環境

處理油墨和溶劑意味著處理工作場所中的有害物質,以及所有需要的運輸、安全處理和儲存的培訓以及處置成本。使用激光噴碼機消除了管理油墨所有的麻煩,有利于環保,同時降低耗材成本。


您應該向激光供應商提的問題

充分利用激光噴碼解決方案,首先需要找到適合您特定需求的。市面上有很多選擇,因此,預先了解一些信息很重要。您可能需要向潛在合作伙伴詢問的一些事項包括:

1.是什么讓您的解決方案更好?這聽起來可能很簡單,但提供商應該要具體描述(并帶有證據支持)是什么使他們的解決方案與眾不同。這是讓工程師參與進來的好時機。

2.解決方案中包含哪些內容?一個裝有激光機的箱子出現在你門口?或者,供應商會協助您優化放置方位、安裝煙霧吸收器和保護罩、將設備與任何現有系統集成,以及任何其他可能提高性能的方法?

3.可靠性統計數據是什么?詢問供應商的最高工作溫度是多少。然后詢問在100%占空比狀態下溫度是多少。有時,當制造商聲稱工作溫度較低時,其產量就會降低。此外,索取第三方認證,認證灰塵/濕氣入侵的 IP 等級。

4.未來的生產力水平?如果未來需要提高生產線速度,建議的解決方案能否滿足您的需求?如果是,要多少錢?

5.要求提供案例研究和參考資料。制造商在類似情況下提供解決方案了嗎?結果如何?

激光噴碼解決方案供應商應詢問的問題

為了提供最佳解決方案,噴碼供應商應努力了解您的獨特需求。

1.您試圖用激光噴碼解決哪些挑戰?激光噴碼機是令人驚異的機器,在過去幾年中飛速發展,但它們并不總是最佳解決方案。在建議任何噴碼技術之前,好的制造商會想知道您試圖滿足哪些特定需求,以及您希望實現哪些目標。

2.您將在哪些材料上標記?樣品和測試是必須的。您需要了解解決方案在您的基材上如何盡可能接近您的實際制造條件。供應商還應詢問您更換基材的可能性,或者您是否經常更換供應商。

3.具體應用是什么?什么間距,速度,停機時間?同樣,這是讓工程師參與進來的好時機。

4.標識清晰度有哪些要求?您需要達到什么水平?現在需要機器可讀嗎?

5.操作環境如何?是高溫還是寒冷環境?干燥還是潮濕?塵土飛揚?所有這些因素都會影響機器性能,在推薦解決方案時應考慮這些因素。

6.在產線上的安裝位置?上游和下游是什么?需要什么樣的安裝裝置?煙霧吸收和防護呢?

7.你的勞動力是什么樣的?他們技術熟練嗎?人員流動大嗎?你如何培訓?

8.您多久調整一次產線?需要多長時間?您是否將調整時間作為生產時間的一部分進行考慮?

9.您正在尋找什么樣的集成?您當前是否正在機器上手動輸入信息?機器是否連接到視覺系統或 ERP/MES/SCADA?

10.您目前如何識別和管理噴碼錯誤?當您噴碼錯誤時,會發生什么情況?


是時候考慮激光噴碼了

今天的激光機經歷了長期的發展。它們快速、敏捷、靈活,隨時可以連接到工業4.0世界。

找到正確的解決方案意味著與真正了解您當前需求和增長計劃的供應商合作。

多米諾一直基于客戶實際制造情況來設計激光解決方案,幫助企業實現更高的效率和生產力。這種協作方法可確保在每一步期望都得到滿足。我們在激光噴碼技術方面擁有廣泛的專業知識,并能夠測試基材的兼容性。

我們還可以幫助您集成自動化噴碼系統,使您的產線更高效、更可靠。


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