Pevnolátkové UV lasery

Pevnolátkové lasery UV v poslední době zažívají výrazný rozmach. Patří mezi technologicky nejsložitější lasery využívané pro značení produktů, což se odráží i na jejich ceně. Důvodem je zejména konstrukce – zatímco IR pevnolátkové lasery obsahují pouze jeden krystal a green lasery dva, UV lasery pracují hned se třemi krystaly. 

Právě z tohoto důvodu, respektive kvůli ztrátám výkonu při průchodu jednotlivými krystaly, mívají UV lasery obvykle nižší výkon než IR lasery. U pasivně chlazených modelů se nejčastěji setkáváme s výstupním výkonem v rozmezí 1,5 až 5 W, což je případ UV laserů Abmark / Macsa (AB-D UV / D5000 UV). Výkonnější varianty s výkonem 10 W a více jsou již vybaveny vodním chlazením – například lasery Tykma Electrox Vereo UV. 

Vlnová délka UV laserů

Vlnová délka UV laserů vychází z jednoduchého výpočtu. Vlnovou délku IR spektra vydělíme třemi = IR (1064 nm) / 3 = 355 nm, což je vlnová délka v oblasti UV spektra, kterou UV laser má. První krystal u laseru zajistí vlnovou délku 1064 nm, ten druhý potom 532 nm a třetí již vyžadovaných 355 nm. Tato vlnová délka tolik tepelně nezatěžuje značené materiály, proto se značení UV laserem často říká studené značení a hodí se perfektně na různé termocitlivé materiály nebo materiály, které jinak s vlnovou délku 532 nebo 1064 nm nereagují.

UV laser Datalogic
UV laser Datalogic V-lase UV 3 W 

Další výhody UV laserů

Další výhodou UV laserů je mimo jiné to, že díky nízkému tepelnému zatížení jsou lasery schopny téměř nenarušit povrch značeného předmětu a díky tomu vzniká zanedbatelné množství částic, které je nutno odsávat průmyslovým odsavačem par a kouře. Samozřejmě záleží na konkrétním nastavení laseru a požadavcích aplikace, nicméně obecně lze říci, že u těchto laserů je možné mnohem preciznější nastavení značení. To je předurčuje k použití v čistých prostorech, při značení elektroniky a dalších citlivých aplikacích. Mezi jejich specifické vlastnosti patří také velmi úzký laserový paprsek (spot), který umožňuje vykreslování jemných a jedinečných detailů.  

Nevýhody UV laserů

Vedle výhod je ale třeba zmínit i nevýhody. Jak již bylo řečeno, UV lasery obsahují tři krystaly, což s sebou přináší značný výkonový útlum. Zatímco IR laser lze při stejné wattáži bez problémů chladit pasivně nebo ventilátorem, UV laser obvykle vyžaduje vodní chlazení – a to znamená dodatečné náklady. Jedná se navíc o technologicky složitější zařízení s vyššími nároky na údržbu, které představuje i větší riziko poruchy. Nevýhodou je také nižší životnost laserového zdroje ve srovnání s IR lasery.    

UV lasery a značení skla

I přes určité nevýhody jsou tyto lasery jediné, které umí značit různé specifické materiály jako PA6 (nylon), bílý HDPE, sklo a jiné. Ve většině případů, kdy jiné technologie selžou, saháme právě po UV laseru – často bývá jediným řešením, které dokáže daný materiál úspěšně označit. Za zmínku stojí i jeho schopnost velmi precizního značení skla. Mohlo by se namítnout, že sklo lze označit i pomocí CO₂ laseru, ten však sklo v podstatě “vypraská”. Naproti tomu UV laser vytváří na povrchu skla strukturu podobnou pískování, a to bez narušení samotného materiálu. Není proto překvapivé, že velcí výrobci nápojového a dalšího skla postupně přecházejí od zastaralého a časově náročného pískování právě k modernímu značení pomocí UV laserů. 

Srovnání kvality značení CO2 a UV laseru do skla [1] 

UV lasery lze navíc vybavit 3D značicí hlavou, díky čemuž dokážou označovat i tvarově složitější produkty – například zaoblené nebo s rozdílnou výškou. V minulosti bylo pro takové aplikace nutné lasery doplňovat o externí Z-osu nebo rotační osu, což však proces značně zpomalovalo a snižovalo jeho efektivitu. Díky 3D hlavě tento problém zcela odpadá.

Na obrázku níže je ukázáno značení prováděné laserem Tykma Electrox Vereo UV 10 W. Tento laser je v závislosti na použité čočce schopen obsáhnout výškovou změnu produktu až ±20 mm při velikosti popisovacího pole 150 × 150 mm.

Značení 3D UV laserem na zaoblený díl 

UV lasery jako náhrada inkjetů

Poměrně častou aplikací je náhrada inkoustových tiskáren v potravinářském průmyslu, při značení na různé fólie či sáčky, nejčastěji z polyethylenu. Jak je vidět na fotografii níže, jediná možnost, jak dosáhnout uspokojivého kontrastu bez narušení obalové vrstvy, což je v FMCG průmyslu samozřejmě nežádoucí, je použití UV laseru. Jedná se zejména o zákazníky, kteří mají nonstop produkci a s ohledem na TCO (total cost of ownership) se jim vyplatí i přes vyšší pořizovací cenu zvolit tuto technologii. Lasery navíc pro svůj provoz nepotřebují žádné inkousty a ředidla, ani pravidelné výměny čerpadel a bloků jako inkoustová technologie.

Srovnání reakcí různých typů laserů na transparentní obaly v potravinářském průmyslu [2]