Oude (laser)liefde roest niet
Onlangs verscheen in de Elservier een interessant artikel omtrent de invloed
van lasermarkeringsparamaters op de te verkrijgen kleur. De titel van het artikel luidt:
Laser-induced colour making – Sensitivity scaling for a stainless stell (Antonczak e.a., 2012*). Wij hebben dit artikel onder de loep genomen en zullen in deze blog de belangrijkste en leukste bevindingen weergeven.
Laser-induced colour making – Sensitivity scaling for a stainless stell (Antonczak e.a., 2012*). Wij hebben dit artikel onder de loep genomen en zullen in deze blog de belangrijkste en leukste bevindingen weergeven.
Kleurmarkering op metaaloppervlakken wordt normaal gesproken
gedaan door printen, emulsie coating of anodiseren. De nadelen van print
methodes zijn: ze bevatten kraseigenschappen, zijn niet slijtvast, het is een
ingewikkeld proces en op den duur treedt er kleurvervaging op. Anodiseren heeft
ook nadelen, hierbij is een selectieve markering niet mogelijk of het
verkrijgen van meerdere kleuren tegelijkertijd. Een beter alternatief? Een lasermachine biedt bij kleurmarkering van metalen vele
voordelen boven de standaardmethodes. Voor veel applicaties geldt dat
lasermarkering de goedkoopste en snelste procedure is. Het enige probleem
hierbij is de reproduceerbaarheid. Voor lasermarkeren geldt namelijk dat de
parameters voor een specifieke kleur op systeem A kunnen verschillen van de
parameters voor exact dezelfde kleur op systeem B. Het was tot voor kort niet duidelijk
welke parameters invloed hebben op de te verkrijgen kleur. Dit gat in de
wetenschap is geprobeerd te verhelpen door dit artikel.
Voorbeelden lasermarkeren roestvrij staal
Methode
Hoe zag dit onderzoek er precies uit? De studie van Antonczak, e.a. (2012) is uitgevoerd voor AISI 304 roestvrij staal, met behulp van een fiber laser. De parameters die meegenomen zijn in het onderzoek zijn: het vermogen van de laser, de pulssnelheid, de scansnelheid van het materiaal, de afstand tussen de lijnen, dikte en temperatuur van het materiaal, locatie van het werkstuk in verhouding tot het brandpunt, de grootte van de gemarkeerde velden en de positie in de werktafel. De invloed van alle bovengenoemde parameters is getest op de reproduceerbaarheid van de te verkrijgen kleur. Om objectief kleurveranderingen te beoordelen is er gebruik gemaakt van een optische spectrometer en een CIE kleurverschil formule: ∆Eab*. Kleuren werden als ‘gelijk’ beoordeeld als de uitkomst van de formule niet hoger was dan 7.
Hoe zag dit onderzoek er precies uit? De studie van Antonczak, e.a. (2012) is uitgevoerd voor AISI 304 roestvrij staal, met behulp van een fiber laser. De parameters die meegenomen zijn in het onderzoek zijn: het vermogen van de laser, de pulssnelheid, de scansnelheid van het materiaal, de afstand tussen de lijnen, dikte en temperatuur van het materiaal, locatie van het werkstuk in verhouding tot het brandpunt, de grootte van de gemarkeerde velden en de positie in de werktafel. De invloed van alle bovengenoemde parameters is getest op de reproduceerbaarheid van de te verkrijgen kleur. Om objectief kleurveranderingen te beoordelen is er gebruik gemaakt van een optische spectrometer en een CIE kleurverschil formule: ∆Eab*. Kleuren werden als ‘gelijk’ beoordeeld als de uitkomst van de formule niet hoger was dan 7.
Resultaten
Wat waren de uitkomsten? Voor de volgende parameters geldt dat er geen significante kleurverschillen zijn ontdekt: de dikte van het materiaal, de temperatuur van het materiaal en de grootte van het markeergebied. Het vermogen van de laser, de scansnelheid van de metalenplaat en de positie van het gemarkeerde oppervlak ten opzichte van het brandpunt van het systeem hadden daarentegen wel invloed op de reproduceerbaarheid van de te verkrijgen kleur. Ook de pulsduur, de pulsfrequentie en de ruimte tussen de lijnen bleken invloed te hebben op de reproduceerbaarheid. Om stabiliteit te creëren in de procesparameters is het noodzakelijk een actieve feedbackloop te integreren. Bijvoorbeeld door een constante meting van de output van het laservermogen en de afstand tussen de lens en het gemarkeerde object.
Wat waren de uitkomsten? Voor de volgende parameters geldt dat er geen significante kleurverschillen zijn ontdekt: de dikte van het materiaal, de temperatuur van het materiaal en de grootte van het markeergebied. Het vermogen van de laser, de scansnelheid van de metalenplaat en de positie van het gemarkeerde oppervlak ten opzichte van het brandpunt van het systeem hadden daarentegen wel invloed op de reproduceerbaarheid van de te verkrijgen kleur. Ook de pulsduur, de pulsfrequentie en de ruimte tussen de lijnen bleken invloed te hebben op de reproduceerbaarheid. Om stabiliteit te creëren in de procesparameters is het noodzakelijk een actieve feedbackloop te integreren. Bijvoorbeeld door een constante meting van de output van het laservermogen en de afstand tussen de lens en het gemarkeerde object.
Verder is uit dit onderzoek gebleken dat lasermarkeringen
‘ouderdombestendig’ zijn. Oude (laser)liefde roest dus niet!
* Bron: Arkadiusz J. Anton´ czak (A.J.), Kocon, D., Nowak,
M., Kozioł, P. & Abramski, P.M. (2012). Laser-induced colour marking—Sensitivity scaling for a stainless steel. Applied Surface Science, 264
(2013), 229– 236.
