Desde a sua introdução em 1960, a tecnologia laser encontrou rapidamente aplicações na fabricação. Posteriormente, à medida que a compreensão da teoria subjacente se aprofundou, vários tipos de lasers evoluíram, alargando a sua gama de aplicações e aumentando progressivamente a sua escala de utilização, conduzindo a benefícios sociais e económicos substanciais.
Sendo uma das tecnologias de ponta, a tecnologia laser é uma marca importante dos avanços científicos e tecnológicos do século XX e é parte integrante da optoelectrónica na moderna sociedade da informação.
Não só atrai grande atenção de nações tecnologicamente avançadas, mas também de muitos países em desenvolvimento, que investem fortemente nele.
Desde a década de 1980, muitos governos incorporaram a tecnologia laser nos seus planos de desenvolvimento nacional. Por exemplo, o AWE do Reino Unido, o programa de fusão a laser dos EUA e o plano de investigação a laser de cinco anos do Japão.
A implementação destes planos acelerou o desenvolvimento da tecnologia laser, promovendo uma indústria vibrante e emergente.
Simultaneamente, a progressão da tecnologia laser impulsionou significativamente avanços e melhorias em diversas tecnologias, disciplinas e níveis de produção, causando um impacto global.
No exterior, os rolos anilox cerâmicos gravados a laser para impressão flexográfica são usados há muitos anos, sendo a qualidade a chave do seu sucesso. As máquinas de gravação a laser podem inscrever padrões contínuos e contínuos em cilindros de impressão.
No entanto, para padrões não contínuos, o custo das placas e cilindros gravados a laser pode ser mais elevado. Embora a longa vida útil e a alta qualidade de impressão das chapas e cilindros possam compensar o custo mais elevado de produção de chapas, essa despesa ainda pode retardar o desenvolvimento da tecnologia de gravação a laser.
Atualmente, a qualidade continua a ser um fator crucial, mas o foco mudou para a produtividade. As gráficas exigem rolos anilox com alto número de linhas e boa qualidade de gravação, o que leva um tempo considerável.
Para aumentar a qualidade e reduzir custos, a tecnologia de gravação a laser precisa ser melhorada e a velocidade da gravação a laser deve ser aumentada. Progressos gratificantes foram feitos neste sentido.
Em princípio, é simples usar um laser para gravar um padrão de grade em um rolo revestido de cerâmica. O rolo cerâmico é colocado em um torno e girado, um feixe de laser é focado na superfície do rolo e o feixe se move ao longo do comprimento do rolo, ligando e desligando continuamente.
Consequentemente, a superfície do rolo fica cheia de pequenos orifícios. O tamanho e o padrão da grade dependem de muitos fatores variáveis.
Para gravação em grade grosseira, como rolos de cola, uma ligeira melhoria no processo é suficiente. No entanto, gravar rolos anilox de alta qualidade é uma história completamente diferente. As oficinas de impressão flexográfica precisam de rolos anilox que proporcionem desempenho consistente de tinta.
Isto significa que a forma da grelha deve ser uniforme e as variações de volume devem ser minimizadas. O padrão de grade também precisa ser regular para garantir uma transferência uniforme da tinta, especialmente ao imprimir áreas sólidas.
A gravação a laser é uma técnica comum na tecnologia laser. Existem três tipos de gravação a laser: gravação a laser CO2, gravação a laser Nd: YAG e gravação a laser excimer. Cada uma dessas técnicas de gravação a laser possui características e vantagens únicas, tornando-as adequadas para diferentes áreas de aplicação.
No final da década de 1970, Buekley e Jenkins começaram a desenvolver rolos anilox gravados a laser. Antes disso, a maioria era gravada usando lasers de CO2 com dióxido de carbono à base de gás como meio de laser.
Os rolos anilox gravados a laser CO2 atenderam amplamente às necessidades de desenvolvimento da indústria de impressão flexográfica, especialmente da indústria de impressão de embalagens.
A aplicação bem-sucedida de rolos anilox cerâmicos gravados a laser em impressoras flexográficas pode ser considerada um dos principais fatores que contribuem para o rápido desenvolvimento da impressão flexográfica nos últimos anos.
Isso permitiu que a flexografia competisse com a litografia e a impressão de rotogravura. A máquina de gravação a laser CO2 passou por três estágios de desenvolvimento:
A primeira geração de máquinas de gravação a laser de dióxido de carbono usava essencialmente lasers como escalas amplificadas de canetas de luz, controladas por um pedal, que podiam ser utilizadas para replicar caligrafia, imagens curvilíneas e retratos. O laser grava uma imagem semelhante ao original na peça de trabalho. Este é um gravador a laser CO2 simples e primitivo, de baixo custo.
A segunda geração de gravadores a laser CO2 foi projetada para gravar imagens em xilogravura, controladas por uma máquina de chip único para digitalizar o ponto de luz linha por linha na plataforma XY. O laser é desligado nas partes claras do original e ligado nas partes escuras, processando assim uma imagem em preto e branco.
O diâmetro do foco do laser é de 0,4 mm e as regiões pretas da imagem são essencialmente compostas por uma série de linhas de 0,4 mm de largura e 2,2 mm de profundidade.
Uma imagem pode ser dividida em 550 linhas e o cabeçote de leitura também pode realizar varredura síncrona. A cabeça de leitura possui abertura de 0,4 mm, composta por um tubo de luz semicondutor e um tubo receptor, que recebe a luz refletida da imagem iluminada pelo tubo de emissão, e controla a troca do laser de CO2 após obter o valor limite através do único -máquina de chips.
A terceira geração de CO2 Os gravadores a laser substituem o chip único por um computador pessoal no sistema de controle, por isso também são conhecidos como gravadores a laser de CO2 controlados por microcomputador.
Ele usa uma câmera CCD para ler 512*512 pixels e seus níveis de escala de cinza de uma só vez. O método de pontilhamento é usado para converter 256 níveis de escala de cinza na densidade de pontos pretos da área, comprimindo bastante a capacidade de informação, superando o brilho e os níveis de escala de cinza da imagem, resolvendo o problema de ampliação e redução da imagem e completando a leitura de três imagens multidimensionais e em grande escala, bem como o armazenamento e processamento de múltiplas informações de imagem.
Esforços são feitos constantemente para melhorar a qualidade dos rolos anilox cerâmicos gravados a laser, para que a qualidade dos produtos de impressão flexográfica possa alcançar ou até mesmo superar a impressão offset e rotogravura.
Portanto, ao melhorar a precisão na fabricação de chapas, exigindo estritamente a finura (número da linha) e a capacidade de armazenamento de tinta dos rolos anilox cerâmicos, após vários anos de exploração e esforço, os rolos anilox cerâmicos gravados a laser Nd: YAG foram finalmente lançados por volta de 1996.
Os lasers Nd:YAG são feitos dopando o substrato de granada de ítrio-alumínio (Y3AL3O12) com óxido de neodímio (Nd2Ó3). Os íons ativados também são íons de neodímio, com comprimento de onda de saída de 1,06um.
Devido à estreita linha espectral de fluorescência do Nd: YAG, alta eficiência quântica e boa condutividade térmica, é o único laser de estado sólido capaz de operação contínua entre os três tipos de lasers de estado sólido e é comumente usado no processamento térmico a laser.
O excimer laser é um laser ultravioleta de alta potência e alta eficiência. Desempenha um papel importante na microfabricação de cerâmicas, polímeros e outros materiais devido às suas diversas características. Com o crescimento contínuo da microfabricação e das demandas de alta precisão, desde o advento do excimer laser, ele tem sido altamente valorizado por países ao redor do mundo.
O Plano Eureka da Comunidade Europeia (EREKA), a Fabricação Avançada e Mecatrônica Rumo ao Século 21 (AMMTRI) do governo japonês, bem como o Programa 863 e o Programa Super 863 da China, todos priorizam o desenvolvimento de lasers excimer, que progrediu rapidamente.
O mecanismo de gravação a laser excimer: A gravação a laser excimer é um processo fotoquímico direto em materiais. O mecanismo pelo qual o excimer laser interage com o material processado é chamado de ablação, incluindo quebra de ligação foto-induzida e explosão do produto.
Quando a energia do fóton do excimer laser é maior que a energia da ligação química do polímero, a ligação química é quebrada, o volume específico de uma pequena área na superfície do material aumenta repentinamente e quando a taxa de quebra da ligação excede um certo limite, os fragmentos da superfície se desprendem, completando o ataque.
O advento e a evolução dos lasers excimer forneceram ferramentas poderosas para uma ampla gama de aplicações industriais e pesquisas científicas.
Dado o seu comprimento de onda no espectro ultravioleta e ultravioleta profundo, alta energia de pulso e energia de fótons, alta taxa de repetição e largura de pulso estreita, a maioria dos metais e não metais absorvem fortemente a luz ultravioleta. Essa absorção permite que os lasers excimer realizem tarefas que outros tratamentos térmicos a laser não conseguem, expandindo assim a gama de aplicações do processamento a laser.
À medida que a estabilidade e a confiabilidade dos lasers excimer melhoraram nos últimos anos, eles encontraram amplas aplicações em ciência biomédica, ciência de materiais, microfabricação e fotoquímica.
Após análise, fica evidente que os lasers YAG se destacam no processamento de materiais metálicos, enquanto os lasers CO2 os lasers são superiores para materiais não metálicos. Os lasers excimer, por outro lado, têm vantagem na microfabricação e em tarefas de alta precisão.
O uso da tecnologia de gravação a laser Nd:YAG na produção de rolos de impressão flexográfica melhorou significativamente o desempenho dos produtos gravados e estimulou avanços na própria tecnologia de gravação a laser. À medida que a tecnologia nesta área continua a amadurecer, prevemos conquistas ainda maiores no futuro.
Olhando para o estado atual da tecnologia global de gravação a laser, CO2 gravação a laser, gravação a laser YAG e gravação a laser excimer demonstram seus pontos fortes únicos, bem como certas deficiências.
A operação coordenada desses três métodos de processamento, expandindo a variedade de produtos e melhorando o desempenho dos produtos gravados, são sem dúvida as melhores escolhas para o atual processamento de gravação a laser de rolos anilox cerâmicos.
Portanto, os fornecedores de equipamentos de gravação a laser normalmente fornecem CO2 e lasers YAG em suas embalagens, enquanto a gravação de alta precisão deve utilizar lasers excimer. O processamento de gravação a laser Excimer é a principal direção de pesquisa para fabricação de alta precisão.
