Desde su introducción en 1960, la tecnología láser ha encontrado rápidamente aplicaciones en la fabricación. Posteriormente, a medida que se profundizó la comprensión de la teoría subyacente, evolucionaron varios tipos de láseres, ampliando su gama de aplicaciones y aumentando progresivamente su escala de uso, lo que generó importantes beneficios sociales y económicos.
Como una de las tecnologías de vanguardia, la tecnología láser es un sello importante de los avances científicos y tecnológicos del siglo XX y es una parte integral de la optoelectrónica en la sociedad de la información moderna.
No sólo atrae gran atención de las naciones tecnológicamente avanzadas, sino también de muchos países en desarrollo, que invierten mucho en él.
Desde la década de 1980, muchos gobiernos han incorporado la tecnología láser en sus planes nacionales de desarrollo. Por ejemplo, el AWE del Reino Unido, el programa de fusión láser de Estados Unidos y el plan quinquenal de investigación láser de Japón.
La implementación de estos planes aceleró el desarrollo de la tecnología láser, promoviendo una industria vibrante y emergente.
Al mismo tiempo, la progresión de la tecnología láser ha impulsado significativamente avances y mejoras en diversas tecnologías, disciplinas y niveles de producción, generando un impacto global.
En el extranjero, los rodillos anilox cerámicos grabados con láser para impresión flexográfica se utilizan desde hace muchos años, siendo la calidad la clave de su éxito. Las máquinas de grabado láser pueden grabar patrones continuos y continuos en cilindros de impresión.
Sin embargo, para patrones no continuos, el costo de las placas y cilindros grabados con láser puede ser mayor. Aunque la larga vida útil y la alta calidad de impresión de las planchas y cilindros pueden compensar el mayor costo de producción de las planchas, este gasto aún puede frenar el desarrollo de la tecnología de grabado láser.
Hoy en día, la calidad sigue siendo un factor crucial, pero la atención se ha desplazado hacia la productividad. Los gráficos requieren rodillos anilox con un elevado número de líneas y una buena calidad de grabado, lo que requiere una cantidad de tiempo considerable.
Para aumentar la calidad y reducir costos, es necesario mejorar la tecnología de grabado láser y aumentar la velocidad del grabado láser. Se han logrado avances gratificantes en este sentido.
En principio, es sencillo utilizar un láser para grabar un patrón de cuadrícula en un rodillo recubierto de cerámica. El rodillo cerámico se coloca en un torno y se gira, un rayo láser se enfoca en la superficie del rodillo y el rayo se mueve a lo largo del rodillo, encendiéndose y apagándose continuamente.
En consecuencia, la superficie del rodillo se llena de pequeños agujeros. El tamaño y el patrón de la cuadrícula dependen de muchos factores variables.
Para el grabado de rejillas gruesas, como por ejemplo con rodillos adhesivos, es suficiente una ligera mejora del proceso. Sin embargo, grabar rodillos anilox de alta calidad es una historia completamente diferente. Los talleres de impresión flexográfica necesitan rodillos anilox que ofrezcan un rendimiento de tinta constante.
Esto significa que la forma de la rejilla debe ser uniforme y se deben minimizar las variaciones de volumen. El patrón de la cuadrícula también debe ser regular para garantizar una transferencia uniforme de la tinta, especialmente al imprimir áreas sólidas.
El grabado láser es una técnica común en la tecnología láser. Hay tres tipos de grabado láser: grabado láser de CO2, grabado láser Nd:YAG y grabado láser excimer. Cada una de estas técnicas de grabado láser tiene características y ventajas únicas, lo que las hace adecuadas para diferentes áreas de aplicación.
A finales de la década de 1970, Buekley y Jenkins comenzaron a desarrollar rodillos anilox grabados con láser. Antes de esto, la mayoría se grababan utilizando láseres de CO2 con gas dióxido de carbono como medio láser.
Los rodillos anilox grabados con láser de CO2 han satisfecho en gran medida las necesidades de desarrollo de la industria de la impresión flexográfica, especialmente la industria de la impresión de envases.
La aplicación exitosa de rodillos anilox cerámicos grabados con láser en impresoras flexográficas puede considerarse uno de los principales factores que contribuyen al rápido desarrollo de la impresión flexográfica en los últimos años.
Esto permitió a la flexografía competir con la litografía y la impresión en huecograbado. La máquina de grabado láser de CO2 ha pasado por tres etapas de desarrollo:
La primera generación de máquinas de grabado láser de dióxido de carbono utilizaba esencialmente láseres como escalas amplificadas de bolígrafos luminosos, controlados por un pedal, que podían usarse para replicar escrituras a mano, imágenes curvilíneas y retratos. El láser graba una imagen similar al original en la pieza de trabajo. Se trata de un grabador láser de CO2 sencillo, primitivo y de bajo coste.
La segunda generación de grabadores láser de CO2 está diseñada para grabar imágenes grabadas en madera, controladas por una máquina de un solo chip para digitalizar el punto de luz línea por línea en la plataforma XY. El láser se apaga en las partes claras del original y se enciende en las partes oscuras, procesando así una imagen en blanco y negro.
El diámetro del foco láser es de 0,4 mm y las regiones negras de la imagen están formadas esencialmente por una serie de líneas de 0,4 mm de ancho y 2,2 mm de profundidad.
Una imagen se puede dividir en 550 líneas y el cabezal de lectura también puede realizar un escaneo sincrónico. El cabezal de lectura tiene una apertura de 0,4 mm, compuesto por un tubo de luz semiconductor y un tubo receptor, que recibe la luz reflejada de la imagen iluminada por el tubo de emisión, y controla el intercambio del láser de CO2 tras obtener el valor límite a través del máquina de un solo chip.
La tercera generación de grabadores láser de CO2 reemplaza el chip único con una computadora personal en el sistema de control, por lo que también se les conoce como grabadores láser de CO2 controlados por microcomputadora.
Utiliza una cámara CCD para leer 512*512 píxeles y sus niveles de escala de grises a la vez. El método de tramado se utiliza para convertir 256 niveles de escala de grises en la densidad de puntos negros del área, comprimiendo en gran medida la capacidad de información, superando los niveles de brillo y escala de grises de la imagen, resolviendo el problema de ampliar y reducir la imagen y completar la lectura de tres. imágenes multidimensionales a gran escala, así como el almacenamiento y procesamiento de información de múltiples imágenes.
Se realizan esfuerzos constantes para mejorar la calidad de los rodillos anilox cerámicos grabados con láser, de modo que la calidad de los productos de impresión flexográfica pueda alcanzar o incluso superar la impresión offset y de huecograbado.
Por lo tanto, al mejorar la precisión de la fabricación de planchas exigiendo estrictamente la finura (número de líneas) y la capacidad de almacenamiento de tinta de los rodillos anilox cerámicos, después de varios años de exploración y esfuerzo, finalmente se lanzaron los rodillos anilox cerámicos grabados con láser Nd:YAG alrededor de 1996.
Los láseres Nd:YAG se fabrican dopando el sustrato de granate de itrio y aluminio (Y3AL3O12) con óxido de neodimio (Nd 2 Ó 3 ). Los iones activados también son iones de neodimio, con una longitud de onda de salida de 1,06 um.
Debido a la estrecha línea espectral de fluorescencia del Nd:YAG, su alta eficiencia cuántica y su buena conductividad térmica, es el único láser de estado sólido capaz de operar de manera continua entre los tres tipos de láseres de estado sólido y se usa comúnmente en el procesamiento térmico con láser.
El láser excimer es un láser ultravioleta de alta potencia y alta eficiencia. Desempeña un papel importante en la microfabricación de cerámicas, polímeros y otros materiales debido a sus diversas características. Con el crecimiento continuo de la microfabricación y las demandas de alta precisión desde la llegada del láser excimer, ha sido muy valorado por países de todo el mundo.
El Plan Eureka de la Comunidad Europea (EREKA), la Mecatrónica y Fabricación Avanzada hacia el Siglo XXI (AMMTRI) del gobierno japonés, así como el Programa 863 y el Programa Super 863 de China dan prioridad al desarrollo de láseres excimer, que ha progresado rápidamente.
El mecanismo de escritura con láser excimer: la escritura con láser excimer es un proceso fotoquímico directo sobre materiales. El mecanismo por el cual el láser excimer interactúa con el material procesado se llama ablación, e incluye la rotura de enlaces fotoinducida y la explosión del producto.
Cuando la energía del fotón del láser excimer es mayor que la energía del enlace químico del polímero, el enlace químico se rompe, el volumen específico de un área pequeña en la superficie del material aumenta repentinamente y cuando la velocidad de ruptura del enlace excede un cierto límite, los fragmentos de la superficie se desprenden, completando el ataque.
La llegada y evolución de los láseres excimer han proporcionado herramientas poderosas para una amplia gama de aplicaciones industriales e investigaciones científicas.
Dada su longitud de onda en el espectro ultravioleta y ultravioleta profundo, su alta energía de pulso y energía de fotones, su alta tasa de repetición y su estrecho ancho de pulso, la mayoría de los metales y no metales absorben fuertemente la luz ultravioleta. Esta absorción permite que los láseres excimer realicen tareas que otros tratamientos térmicos con láser no pueden, ampliando así la gama de aplicaciones del procesamiento láser.
A medida que la estabilidad y confiabilidad de los láseres excimer han mejorado en los últimos años, han encontrado amplias aplicaciones en ciencia biomédica, ciencia de materiales, microfabricación y fotoquímica.
Después del análisis, es evidente que los láseres YAG destacan en el procesamiento de materiales metálicos, mientras que los láseres de CO 2 son superiores en el procesamiento de materiales no metálicos. Los láseres excimer, por otro lado, tienen una ventaja en microfabricación y tareas de alta precisión.
El uso de la tecnología de grabado láser Nd:YAG en la producción de rollos de impresión flexográfica ha mejorado significativamente el rendimiento de los productos grabados y ha estimulado avances en la propia tecnología de grabado láser. A medida que la tecnología en esta área continúa madurando, anticipamos logros aún mayores en el futuro.
Al observar el estado actual de la tecnología de grabado láser a nivel mundial, el grabado láser de CO2 , el grabado láser YAG y el grabado láser excimer demuestran sus fortalezas únicas, así como ciertas deficiencias.
La operación coordinada de estos tres métodos de procesamiento, ampliando la variedad de productos y mejorando el rendimiento de los productos grabados, son sin duda las mejores opciones para el procesamiento de grabado láser actual de rodillos anilox cerámicos.
Por lo tanto, los proveedores de equipos de grabado láser suelen incluir láseres de CO2 y YAG en sus envases, mientras que el grabado de alta precisión debe utilizar láseres excimer. El procesamiento de grabado con láser excimer es la principal dirección de investigación para la fabricación de alta precisión.
