ทดสอบ Ray Mark UV ทำอะไรได้บ้าง | 3DD Digital Fabrication เครื่องพิมพ์3มิติ สแกนเนอร์ เลเซอร์

เมื่อเราต้องการทำเครื่องหมายลงบนสินค้า หรือของใช้ใด ๆ ก็ตามให้มีความสวยงาม คงทน เพื่อเป็นสัญลักษณ์ ความหมายต่าง ๆ หรือแม้แต่เป็นการทำตามกฎหมาย การใช้เลเซอร์มาร์คกิ้งก็เป็นวิธีหนึ่งที่ตอบสนองความต้องการเหล่านั้นได้เป็นอย่างดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเลเซอร์ที่เป็นชนิด UV มันสามารถทำเครื่องหมายที่มีความละเอียด โดยไม่ทำลายพื้นผิวของวัสดุ แม้จะเป็นแผ่นฟิล์มบาง ๆ

เครื่อง UV laser ทำงานโดยการปล่อยโฟตอนของ Ultraviolet (UV) กำลังสูงไปทำลายพันธะเคมีในวัสดุโดยตรง ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการระเหยทางเคมีด้วยแสง (photochemical ablation) แทนที่จะใช้ความร้อนอย่าง เลเซอร์ CO2 หรือไฟเบอร์เลเซอร์ การ “แปรเปลี่ยนรูปด้วยความเย็น (cold processing)” นี้ทำให้ลดความเครียดจากความร้อนจนเหลือน้อยที่สุด ทำให้สามารถทำเครื่องหมายมีความละเอียด ลงบนวัสดุที่ไวต่อแสงหลากหลายชนิด เช่น พลาสติก แก้ว และไม้ โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายจากความร้อน โดยทั่วไปแล้วการสร้างความยาวคลื่น UV จะเกิดขึ้นจากการส่องเลเซอร์มาตรฐาน (เช่น 1064 นาโนเมตร) ผ่านผลึกพิเศษ เพื่อสร้างลำแสงพลังงานสูงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่ามาก

เลเซอร์ UV สร้างแสงได้อย่างไร:

การเปลี่ยนแปลงพลังงาน : ลำแสงเลเซอร์ที่มักมีความยาวคลื่นที่อยู่ในช่วงที่ยาวกว่า เช่น 1,064 นาโนเมตร จะถูกส่งผ่านผลึก non-linear crystals
การสร้างฮาร์มอนิกที่สาม(Third-Harmonic Generation): ผลึกเหล่านี้แปลงแสงเลเซอร์ให้มีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าเดิมมาก อยู่ในสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต โดยทั่วไปคือ 355 นาโนเมตร ซึ่งเป็นหนึ่งในสามของความยาวคลื่นเดิม

เลเซอร์ UV มีผลต่อวัสดุอย่างไร:

โฟตอนกำลังสูง: เลเซอร์ UV ปล่อยโฟตอนกำลังสูงในสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต
การทำลายพันธะเคมี: โฟตอนเหล่านี้มีพลังงานสูงเพียงพอที่จะทำลายพันธะเคมีภายในเนื้อวัสดุเอง ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีทางแสง (photochemical reaction)
การแปรเปลี่ยนรูปแบบเย็น: เนื่องจากกระบวนการนี้ทำงานโดยการทำลายพันธะแทนการให้ความร้อน จึงเรียกกระบวนการนี้ว่า “การแปรเปลี่ยนรูปแบบเย็น (cold processing)” หรือ “การระเหยด้วยแสงเคมี (photochemical ablation)“
ความเครียดจากความร้อนต่ำ: ทำให้ไม่เกิดความเสียหายจากความร้อนกับวัสดุ โดยความร้อนที่เกิดขึ้นจะส่งผลกระทบต่อบริเวณโดยรอบน้อยที่สุด

ประโยชน์หลัก:

เหมาะสำหรับวัสดุที่บอบบาง: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน เช่น พลาสติกบางชนิด แก้ว และไม้ ซึ่งเลเซอร์ความร้อนอาจทำให้เกิดความเสียหายได้
ความแม่นยำสูง: ความยาวคลื่นสั้น และขนาดจุดโฟกัสเล็กมาก ช่วยให้การทำเครื่องหมายได้รายละเอียด และคมชัดอย่างยิ่ง
มีการดูดซับแสงได้ดี: แสง UV ถูกดูดซับได้ง่ายจากวัสดุทั่วไปหลายชนิด รวมถึงโลหะ พลาสติก และแก้ว

1. เมื่อความแม่นยำ และแสง Laser UV = หัวใจของการ Marking

ในโลกของการผลิตยุคใหม่ การทำเครื่องหมาย หรือสัญลักษณ์ ตัวอักษรต่างๆ บนผลิตภัณฑ์ได้กลายเป็นมากกว่าแค่การติดป้ายชื่อ แต่มันคือหัวใจสำคัญของการ ตรวจสอบย้อนกลับ (Traceability) การยืนยันคุณภาพ การสร้างแบรนด์ และแม้แต่การสร้างความแตกต่างระหว่างของแท้กับสินค้าปลอม ไม่ว่าจะเป็นวันที่ผลิต, รหัสซีเรียลนัมเบอร์(S/N), โลโก้บริษัท หรือแม้แต่คิวอาร์โค้ดขนาดจิ๋ว ทุกรายละเอียดมีความหมาย และต้องติดอยู่กับสินค้าได้อย่างถาวรหรือนานที่สุด

แต่ในขณะที่อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ยังคงพึ่งพาวิธีการมาร์คกิ้ง “Marking” แบบดั้งเดิม เช่น การพิมพ์สกรีน การแกะสลักด้วยเครื่องจักร หรือแม้กระทั่งเลเซอร์มาร์คกิ้งแบบทั่วไป ก็มีวัสดุบางประเภทที่แตกต่างออกไป วัสดุเหล่านี้มักจะ บอบบางเป็นพิเศษ ไวต่อความร้อนสูง หรือต้องการความละเอียดระดับไมโครเมตร โดยที่วิธีการแบบทั่วไปนั้นไม่สามารถทำได้ การใช้ความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้วัสดุเสียหาย บิดเบี้ยว หรือเปลี่ยนสีไปจากเดิม ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญต้องกลายเป็นของที่ใช้ไม่ได้ในทันที เกิดความเสียหายได้

UV Laser : สำหรับวัสดุละเอียดอ่อน และงานที่ต้องการความแม่นยำสูงสุด
- หลักการ “Cold Marking” : อธิบายเพิ่มเติมว่า UV Laser ทำงานโดยการสลายพันธะโมเลกุลของวัสดุโดยตรงด้วยพลังงานโฟตอนกำลังสูง (Photo-ablation) แทนที่จะเป็นการหลอม หรือระเหยด้วยความร้อน
- ทำไมจึงเหมาะกับวัสดุละเอียดอ่อน :
  - พลาสติกที่ไวต่อความร้อน : เช่น PP, PE, PVC, PET, PA, ABS ที่จะเปลี่ยนสี, บวม, หรือเสียรูปเมื่อโดนความร้อนสูงจากเลเซอร์ชนิดอื่น
  - อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ : การมาร์คบนแผงวงจร PCB, ชิป IC, ตัวเก็บประจุ, ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่ต้องการความแม่นยำสูงและห้ามเกิดความเสียหายจากความร้อน
  - อุปกรณ์การแพทย์ และเภสัชกรรม : การมาร์คบนท่อสวน, อุปกรณ์ผ่าตัด, บรรจุภัณฑ์ยา, ขวดวัคซีนที่ต้องการความสะอาดสูง, ห้ามมีการปนเปื้อน หรือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุ
  - แก้วและเซรามิก : การมาร์คบนขวดแก้ว, เลนส์, เซรามิก โดยไม่ทำให้เกิดรอยร้าวหรือความเสียหายที่มองเห็นได้
  - วัสดุที่ต้องการความคมชัดสูงสุด : เช่น การมาร์ค QR Code ขนาดเล็กมาก, Barcode ที่ต้องการความแม่นยำในการอ่านสูง
  - การมาร์คสีบนวัสดุบางชนิด : UV Laser สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนสีบนวัสดุบางชนิด (เช่น พลาสติกบางประเภท) โดยไม่ทำให้เกิดการแกะสลักลึก ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่สวยงามและแตกต่าง

UV Laser Marking Machine (เลเซอร์ UV) :

หลักการ: ใช้คริสตัลพิเศษในการแปลงความยาวคลื่นของเลเซอร์ให้เป็นแสงอัลตราไวโอเลต (UV) ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า (เช่น 355 nm)
ความยาวคลื่น: โดยทั่วไปประมาณ 355 nm (อัลตราไวโอเลต)
คุณสมบัติเด่น: “Cold Marking” (การมาร์คแบบเย็น) หรือ Photo-ablation (การระเหิดด้วยแสง), มีขนาดจุดโฟกัสเล็กมาก, สร้างรอยมาร์คที่คมชัด และละเอียดสูง, แทบไม่สร้างความร้อนบนวัสดุ
ข้อจำกัด: กำลังขับเลเซอร์ต่ำกว่า Fiber Laser, ราคาสูงกว่า, ความเร็วในการมาร์คอาจช้ากว่าในบางงานเมื่อเทียบกับ Fiber Laser ที่มีกำลังสูง

คราวนี้มาดูกันว่าเราจะเอามันมาทำอะไรได้บ้าง

หลังจากลองยิงเลเซอร์บนวัสดุหลาย ๆ อย่างก็รู้ได้เลยว่าเครื่องนี้มีความสามารถที่จะทำงานได้กว้างขวาง หลากหลายมาก วัสดุทั้งโลหะ และอโลหะก็สามารถทำเครื่องหมายลงไปได้ และบางวัสดุก็สามารถตัด หรือทำลายเส้นให้ลึกลงไปได้ระดับหนึ่งเลยทีเดียว นี่เป็นตัวอย่างที่ได้ทดลองทำมาในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่ได้จับเครื่องนี้มา

การทำ mark บนไม้อาจจะดูง่าย ๆ เลเซอร์ทั่วไปแทบทุกชนิดทำได้อยู่แล้ว แต่เครื่อง UV เลเซอร์สามารถทำได้ดีกว่าตรงที่ให้รายละเอียดสูงเนื่องจากจุดเลเซอร์มีขนาดเล็กมาก แม้ปรับขนาดตัวหนังสือลงเหลือเพียง 1 มม.ก็ยังอ่านได้ชัดเจน เหมาะกับการทำเครื่องหมายซ่อนเอาไว้ในงานเพื่ออ้างอิงลิขสิทธิ์ หรือป้องกันการปลอมแปลง การทำเครื่องหมายก็สามารถทำได้ทั้งเฉพาะผิว หรือกัดให้ลึกลงไปได้ตามต้องการ

นอกจากนี้วัสดุต่าง ๆ เช่นพลาสติก กระดาษ หิน ปูนซิเมนต์ หรือแก้วคริสตัล ก็ยังนำมาทำเครื่องหมายได้ นับว่าใช้งานได้กว้างขวาง แทบไม่มีข้อจำกัดเลย

และการ mark โลหะก็ไม่ใช่ปัญหา สามารถทำได้ดี ตัวอักษรคมกริบ เสียดายที่เราไม่สามารถหาวัสดุให้มากกว่านี้มาทดลองได้ในขณะนี้ แต่จะพยายามมานำเสนออีกแน่นอน หากคุณต้องการทราบรายละเอียดเพิ่มเติมก็สามารถติดต่อเราเข้ามาได้เลยครับ