Khắc laser là gì?

Ứng dụng của tia laser

Như bạn đã biết, tia laser là chùm ánh sáng đơn sắc có năng lượng cao (do tính đơn sắc nên kích thước chùm tia rất nhỏ, không bị khúc xạ khi truyền trong môi trường có chiết xuất khác nhau). lợi dụng sự đơn sắc này cũng như năng lượng cao của tính chất laser, con người đã biết sử dụng tia laser để ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội: ứng dụng trong y tế, trong quân sự, trong công nghiệp

Trong y tế, laser có thể được ứng dụng để đốt, cắt mổ hay điều trị bệnh

trong quân đội: laser được sử dụng như những vũ khí hiện đại có sức hủy diệt lớn và độ chính xác cao. hiện nay các nước có nền công nghiệp quốc phòng phát triển, họ nghiên cứu súng laser với năng lượng lớn có thể đốt cháy và phá hủy vũ khí khí tài của quân đội đối phương, các loại cảm biến dẫn đường...

trong công nghiệp và dân dụng: Tia laser được ứng dụng vô cùng rộng rãi. từ đèn laser, đầu đọc đĩa, máy laser: máy hàn laser, máy cắt laser, máy khắc...

Phân loại laser

- dạng vật chất tạo laser, cơ bản có những loại laser: rắn, lỏng, khí, bán dẫn

- Bước sóng laser: laser xanh, đỏ, hồng ngoại (355, 532,546.5, 632, 1064nm...)

- Phương pháp và vật chất tạo laser: fiber laser, CO2 laser, Nd:YAG...

Ứng dụng laser

- máy hàn laser

- máy cắt laser

- máy khắc laser

Các loại máy khắc laser

- Máy khắc laser fiber

- máy khắc laser CO2

- Máy khắc laser UV (355, 532nm - khắc thủy tinh, khắc vật liệu màng mỏng)

- Máy khắc laser màu MOPA

- Máy khắc laser dạng lai (Fiber + CO2)

- Máy khắc 3D (có khả năng khắc bề mặt vật liệu có dạng bậc được)

- Máy khắc laser bàn XY

- Máy khắc laser SCAN HEAD (GALVO - đầu lắc)

Về cơ bản có những kiểu và tên gọi máy khắc laser như trên, ngoài ra có thể phân loại theo kiểu để bàn, kiểu cầm tay...

ứng dụng các loại máy khắc cho các loại vật liệu:

- Máy khắc laser fiber: Loại bước sóng 1064nm: chủ yếu được dùng để khắc kim loại và một số vật liệu phi kim loại, máy khắc laser này khá đa năng và được sử dụng phổ biến trong các cơ sở khắc dịch vụ và trong công việc khắc chuyên kim loại. Máy có năng lượng chùm tia lớn, kích thước chùm tia tương đối nhỏ nên khắc khá đẹp, tuy nhiên máy khắc các vật liệu nhựa thường bị sùi và không khắc được một số loại vật liệu phi kim khác như nhựa trong, mica trong, mica màu có độ thấu quang tốt, nhựa PU, thủy tinh, một số loại vật liệu da và giấy khác. Máy khắc laser fiber có thể khắc để tạo hiệu ứng màu trên một số vật liệu như da, vải, mica, kim loại... mà máy khắc lasẻ CO2 không thể có được. Khi khắc bằng máy fiber, lớp vật liệu bị đốt cháy và thăng hoa có thể rất mỏng hoặc cũng có  thể ăn sâu được tùy theo công suất, tần số sóng xung điều chế hay tốc độ quét tia của đầu quét mà máy khắc có thể tạo được các hiệu ứng màu khác nhau trên các vật liệu. trên một số loại vật liệu kim loại như Titan, inox... có thể khắc đen nông, đen sâu, trắng nông, trắng sâu. Máy khắc laser fiber có thể khắc kim loại, khắc da, khắc gỗ, khắc nhựa, mica, khắc quà tặng...

video khắc laser kim loại xem tại đây

- Máy khắc laser Mopa: là loại máy khắc fiber, tuy nhiên, máy có khả năng khắc hiệu ứng màu trên một số loại vật liệu bằng việc thay đổi tần số điều chế và độ rộng xung laser bằng bộ điều khiển laser để cho ra màu sắc phong phú hơn khi khắc kim loại là vật liệu thép không gỉ. Đây là loại máy được phát triển sau khi thế hệ máy khắc fiber laser ra đời trước. Thực tế, để khắc ra hiệu ứng màu, máy khắc fiber laser Mopa thực hiện khá lâu và màu sắc không thể sống động như phương pháp in được và khá mất thời gian. Máy khắc laser fiber Mopa có tất cả các đặc tính của máy laser fiber thông thường, thay vì chỉ khắc xám được thì máy khắc laser Mopa có thể khắc màu đen trên nhôm.

- Máy khắc laser CO2: Chủ yếu được khai thác khắc vật liệu phi kim loại: da, gỗ, giấy, thủy tinh, cao su, nhựa, mica... Chủ yếu, tia laser mà máy CO2 dùng khắc các vật liệu này có chỉ số M2 khá lớn nên thường ăn sâu, gây chảy vật liệu nên việc tạo ra các hiệu ứng là rất khó khăn, chủ yếu là màu xám và đen do đốt cháy. khi khắc mica đen chỉ có thể khắc sâu mà không tạo được màu trắng, vàng như máy khắc fiber. Khi sử dụng khắc thủy tinh và các vật liệu nhựa trong, máy CO2 hoàn toàn có thể khắc được mà không có chút trở ngại nào như máy fiber, tuy nhiên, chất lượng mà máy khắc laser CO2 cung cấp không đẹp. hiện nay, để khắc thủy tinh và các loại màng mỏng đẹp, người ta đã sử dụng máy khắc laser UV cho chất lượng đẹp hơn nhiều và có độ sang trọng khi khắc trên ly cốc hình trắng mờ rất tinh tế và đẹp mắt. Máy khắc dùng scanning head (đầu lắc) cho tốc độ khắc nhanh hơn máy khắc bàn xy song máy khắc laser bàn xy thường cho kích thước chính xác hơn song lâu hơn. ưu điểm của máy bàn XY là khắc được vật liệu diện tích lớn (tùy theo máy - có thể đến vài mét)

- Máy khắc UV: Đặc điểm của máy khắc laser UV thường có công suất nhỏ: 3W, 5W, 7W, để tạo ra bước sóng vùng tử ngoại này, máy khắc UV phải sử dụng nhiều kỹ thuật phức tạp trong vật lý quang học, công suất laser tuy bé nhưng công suất tiêu thụ của máy khắc laser UV thường lớn. Chùm tia của máy máy UV có kích thước rất bé, do vậy khi sử dụng máy khắc laser UV cho ra chất lượng cực kỳ sắc nét, chỉ số M2 <1.2 khá nhỏ nên chất lượng chùm  tia tốt và không sinh nhiệt lớn, hoàn toàn khắc những vật liệu màng mỏng không bị chảy nên khắc nhựa tốt, không sùi, đồng thời khi khắc kim loại cho ra hiệu ứng đẹp và mịn. Máy khắc laser UV được ứng dụng trong làm mạch in, bán dẫn, khắc vật liệu trong gia công công điện thoại, cục sạc hay khắc thủy tinh. Nếu dùng khắc thủy tinh chuyên dụng, sử dụng laser xanh có bước sóng 532nm đẹp và được ứng dụng nhiều trong máy khắc 3D thủy tinh, pha lê (khắc 3D được  thực hiện khi hình ảnh khắc nằm trong khối vật liệu pha lê mà không phải ở bề mặt như khắc thông thường)

Có 2 bước sóng phổ biến của 2 dòng máy khắc laser UV là 355nm và 532nm, ứng dụng của mỗi loại là khác nhau, loại 532nm chủ yếu được dùng để khắc pha lê thủy tinh. 

Khác với máy khắc laser fiber, máy laser UV có thể khắc vật liệu trong suốt dễ dàng hơn, đặc biệt với vật liệu phức hợp kiểu bút ký sơn mài màu phức hợp kiểu 3D, máy fiber cực kỳ khó khắc và cho ra chất lượng không đẹp thì máy khắc UV hoàn toàn có thể giải quyết triệt để vấn đề này.

 Ứng dụng: máy khắc laser UV có thể khắc được hầu hết các vật liệu kim loại và phi kim với chất lượng cao, đặc biệt được dùng để khắc điện thoại và các bộ sạc cho smartphone với hình ảnh sắc nét và bền đẹp. nhược điểm: máy có giá thành cao, đặc biệt những thời kỳ đầu, một chiếc máy khắc UV thường có giá hàng tỷ đồng.

Và cuối cùng, để trả lời câu hỏi " Khắc laser là gì", xin được tóm lược như sau: Khắc laser là phương pháp khắc lên bề mặt vật liệu cần khắc (có thể là kim loại hay phi kim loại) bằng cách dùng tia laser chiếu lên bề mặt vật liệu làm vật liệu bị đốt cháy, thăng hoa và có thể biến tính, phần vật liệu bị cháy sẽ lõm xuống và mất đi tạo thành rãnh. Việc thực hiện chiếu tia laser được thực hiện bởi máy khắc laser thông qua bộ điều khiển khá phức tạp bởi máy tính. máy tính sẽ điều khiển công suất laser, độ rộng xung, tần số điều chế, tốc độ quét tia laser, tọa độ điểm khắc. Để đạt được hiệu quả đốt cháy của laser, tia laser phải được lái theo điểm ảnh khắc và được hội tụ bởi thấu kính. năng lượng sẽ mạnh nhất khi chùm tia hội tụ tại tiêu cự của thấu kính máy khắc. do vậy khi sử dụng máy khắc luôn phải điều chỉnh tiêu cự chính xác để có năng lượng tốt nhất và hiệu quả cao nhất.