मध्य दशक से, लेजर का उपयोग निशान बनाने, नक़्क़ाशी और काटने के लिए किया जाता रहा है। दुनिया की पहली लेजर मार्किंग मशीन भविष्य में हीरे के निर्माण के सांचों में छेद करने के लिए 1965 में विकसित की गई थी, और बाद में इस तकनीक ने तेजी से गति पकड़ी।
का प्रारंभिक परिचयअंकन के लिए CO2 लेजर1967 में हुआ, और आधुनिक CO2 लेजर प्रणालियों के व्यावसायीकरण के माध्यम से प्रौद्योगिकी मध्य दशक में परिपक्वता तक पहुंच गई। तब से, लेजर मार्किंग सिस्टम एयरोस्पेस से लेकर चिकित्सा उपकरण निर्माण, फार्मास्यूटिकल्स और खुदरा तक उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में मुख्य आधार बन गया है।
इंकजेट प्रिंटिंग जैसी अन्य तकनीकों के साथ प्रतिस्पर्धा करने के बावजूद, लेजर को एक शक्तिशाली, कम लागत वाली और दोहराने योग्य मार्क-मेकिंग तकनीक के रूप में जाना जाता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि यह प्रक्रिया पर्यावरण-अनुकूल है और इसके लिए किसी उपभोग्य वस्तु (जैसे स्याही, कारतूस और कागज) की आवश्यकता नहीं होती है। अब, लेज़र मार्किंग प्रणालियाँ केवल CO2 लेज़रों पर निर्भर नहीं हैं; अन्य, जैसे फ़ाइबर लेज़र और एनडी: YAG ठोस-अवस्था प्रकाश स्रोत, छोटे फ़ुटप्रिंट, कम रखरखाव लागत और कुशल विकल्प प्रदान करते हैं; और तकनीकी क्षमताओं में प्रगति स्पष्ट है। सबसे तेज़ व्यावसायिक लेजर मार्किंग मशीनें अब प्रति घंटे हजारों भागों को संसाधित कर सकती हैं।
जबकि लेजर मार्किंग तकनीक का विकास तेजी से हुआ है, लेजर मार्किंग सिस्टम के निर्माता और उपयोगकर्ता अब नई चुनौतियों का सामना करने और प्रसंस्करण परिणामों में सुधार करने के लिए मार्किंग तकनीक की सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए नए मार्गों की तलाश कर रहे हैं।
सिरेमिक सर्किट लेजर मार्किंग
ये चुनौतियाँ संसाधित की जाने वाली नई सामग्रियों और परोसे जाने वाले नए अनुप्रयोगों से आती हैं - प्रत्येक लेजर सिस्टम विकास के लिए बाजार को आकार देते समय विकास और नवाचार की आवश्यकता को बढ़ाता है।
उदाहरण के लिए,चीनी मिट्टी की चीज़ेंलेजर प्रसंस्करण में सबसे तेजी से बढ़ने वाली सामग्रियों में से एक है, और यह सामग्री अर्धचालक भागों और सर्किट बोर्डों के निर्माण में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। अक्सर "सभी इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम उत्पादों की जननी" के रूप में जाना जाता है, मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में उपयोग किया जाने वाला एक घटक है, और पीसीबी विकास में छोटे बदलाव बाजार के रुझान पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।
हाल के वर्षों में, पारंपरिक मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) में सिरेमिक के उपयोग पर ध्यान केंद्रित किया गया है, जो एफपी4 जैसे प्लास्टिक एपॉक्सी रेजिन से बने होते हैं। सिरेमिक सर्किट बोर्ड उत्कृष्ट ताप उपचार क्षमता प्रदान करते हैं, लागू करने में आसान होते हैं, और गैर-सिरेमिक पीसीबी की तुलना में बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं। हालाँकि, कई अंकन तकनीकें-जैसे स्क्रीन प्रोसेसिंग सिरेमिक के लिए उपयुक्त नहीं हैं। सिरेमिक का स्याही अंकन बोझिल है, इसके लिए कई उपभोग्य सामग्रियों की आवश्यकता होती है, और यह घर्षण के लिए प्रतिरोधी नहीं है। सिरेमिक की भंगुरता और कठोरता भी उन्हें चिह्नित करने के लिए अधिक कठिन सामग्रियों में से एक बनाती है।
परिणामस्वरूप, हाल के वर्षों में स्याही-मुद्रण तकनीक के विकल्प के रूप में लेज़र प्रमुखता से उभरे हैं, और कई लेज़र कंपनियों ने विशेष रूप से सिरेमिक चिह्नों के लिए उपयुक्त प्रणालियाँ विकसित की हैं, जैसे डायोड-पंप सॉलिड-स्टेट यूवी लेज़र, साथ ही पारंपरिक CO2 लेजर.
लेजर मार्किंग कंपनी के निदेशक एंड्रयू मे कहते हैं, "इसमें लघुकरण की ओर रुझान शामिल है।" हालाँकि, वह इस बात पर जोर देते हैं कि नए बाजार रुझानों को पेश करने में भी समय लगता है, "क्या हर हफ्ते एक नया एप्लिकेशन होता है? नहीं। लेकिन 15 साल पहले, हमने कभी भी लघु सिरेमिक पर निशान नहीं लगाया था, और अब हम ऐसा करते हैं।"
अधिक लचीली सामग्री, आकार और आकार
हालाँकि, इसकी तीव्र वृद्धि के बावजूद, इलेक्ट्रॉनिक्स में सिरेमिक मार्किंग वर्तमान में लेजर मार्किंग कंपनी का सबसे बड़ा बाजार नहीं है। एंड्रयू मे कहते हैं, "हमारे लिए सबसे बड़ा उद्योग चिकित्सा उपकरण है, फिर ऑटोमोटिव, इलेक्ट्रॉनिक्स और सामान्य इंजीनियरिंग घटक हैं। आवश्यक उत्पादों की श्रेणी उद्योग और संबंधित उद्योग के आधार पर काफी भिन्न होती है।"
कंपनी के पास आठ लेजर सिस्टम हैं (जिनमें से पांच गैलव-चालित हैं) विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए अंकन सेवाएं प्रदान करते हैं। इस वजह से, और क्योंकि कंपनी हमेशा विशिष्ट आवश्यकताओं के साथ नए ग्राहक प्राप्त कर रही है - मे इस बात पर जोर देती है कि लचीला होने की क्षमता महत्वपूर्ण है। परिणामस्वरूप, यह विभिन्न सामग्रियों, आकृतियों और आकारों के साथ-साथ विभिन्न बैच आकारों को चिह्नित करने के लिए उपयुक्त लेजर का उपयोग करता है। इसके द्वारा पेश किए जा सकने वाले मार्करों की रेंज भी इसके ग्राहक आधार की तरह ही विविध है, इसके लेजर कोड से लेकर ग्राफिक्स और डेटा मैट्रिसेस तक सब कुछ तैयार करने में सक्षम हैं - सभी उच्च गति पर और उच्च प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता के साथ।
इसलिए इस लचीलेपन को पूरा करना लेजर मार्किंग मशीन निर्माताओं जैसे के लिए एक आवश्यकता हैब्लूहम सिस्टम.
घटक ट्रैसेबिलिटी की मांग बढ़ रही है
लेज़र मार्किंग के क्षेत्र में एक और महत्वपूर्ण प्रवृत्ति ट्रैसेबिलिटी का आश्वासन और परिशोधन है - किसी उत्पाद की सतह पर एक अद्वितीय पहचान चिह्न के माध्यम से उसकी व्यक्तिगत पहचान। यह अंकन कई रूप ले सकता है, लेकिन द्वि-आयामी कोड (क्यूआर कोड) जैसे डेटा मैट्रिक्स का उपयोग तेजी से लोकप्रिय और महत्वपूर्ण है।
किसी व्यक्तिगत उत्पाद को अपने स्वयं के अनूठे डेटा मैट्रिक्स कोड के साथ चिह्नित करके, इसे निर्माता, बैच संख्या और जीवनकाल जैसे प्रमुख विवरणों के साथ गैर-दखल देने वाले तरीके से आसानी से पहचाना जा सकता है। यह गुणवत्ता आश्वासन प्रदान करता है: उपभोक्ता और उपयोगकर्ता किसी उत्पाद की सटीक उत्पत्ति निर्धारित कर सकते हैं। यह गुणवत्ता आश्वासन उपभोक्ता और निर्माता के बीच सीधा संबंध बनाता है और उत्पाद को अतिरिक्त मूल्य देता है, जिससे वे कम लागत वाले विनिर्माण के साथ प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होते हैं। अपनी अविश्वसनीय परिशुद्धता के कारण, लेज़र 200 μm जितने छोटे आकार के विस्तृत कोड लिखने के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त है - जो कि पास से गुजरने वाले किसी व्यक्ति द्वारा देखे जाने के लिए बहुत छोटा है, लेकिन अगर कोई व्यक्ति अपना स्थान जानता है तो इसे स्मार्टफोन से आसानी से जांचा जा सकता है। ऐसे आकारों में, डेटा मैट्रिक्स का उपयोग जालसाजी विरोधी उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, जिससे गैर-दखल देने वाले तरीके से उच्च गुणवत्ता वाले सामान की प्रामाणिकता की जांच करना आसान हो जाता है। इसका फार्मास्युटिकल उद्योग पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है क्योंकि यह यह सुनिश्चित करने का एक तरीका है कि गोलियों जैसी दवाओं का उत्पादन और वितरण धोखाधड़ी से नहीं किया जाता है।
मुकदमेबाजी में साक्ष्य के रूप में उपयोग किए जाने पर घटक ट्रैसेबिलिटी भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए, यदि किसी का मेडिकल ट्रांसप्लांट हुआ है और ट्रांसप्लांट विफल हो जाता है, तो ट्रेसेबिलिटी उन्हें यह जानने की अनुमति देती है कि वास्तव में क्या गलत हुआ, कहां गलत हुआ और किस बैच में गलत हुआ। यह निश्चित रूप से उत्पाद रिकॉल जैसी चीजों में दक्षता बढ़ाता है, लेकिन यह ग्राहक को अधिक स्वायत्तता भी देता है। यह स्पष्ट नहीं हो सकता है, लेकिन जैसे-जैसे समाज मुकदमेबाजी में अधिक रुचि लेता है, मुकदमेबाजी के फैसलों को बढ़ाने वाली तकनीक को जारी रखना होगा।
ट्रैसेबिलिटी विनिर्माण क्षेत्र में एक और प्रवृत्ति में भी योगदान देती है: पर्यावरणीय स्थिरता में सुधार और पारिस्थितिक प्रभाव को कम करना। किसी उत्पाद के विफल होने पर उसे ट्रैक करके, या यह जानकर कि वह अपने जीवन चक्र के अंत तक कब पहुंचता है, निर्माता सक्रिय रूप से प्रतिस्थापन और पुनर्चक्रण करने में बेहतर सक्षम होते हैं। इसका मतलब यह भी है कि उत्पादों को इच्छानुसार नवीनीकरण के लिए वापस किया जा सकता है, इसलिए कम उपकरण लैंडफिल में जा सकते हैं।
हालाँकि, वर्तमान डेटा मैट्रिक्स लेबलिंग सिस्टम को कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। कुछ सामग्रियों को संभालना अधिक कठिन हो जाता है - विशेष रूप से कांच और पॉलिमर, साथ ही पतली धातु और पन्नी। अंकन भी स्थायी और स्थिर होना चाहिए, और सिस्टम को उत्पाद आकारों की एक विस्तृत श्रृंखला को समायोजित करने में सक्षम होना चाहिए।
कुछ लेजर अंकन मशीनों के लिए एक विशेष चुनौती गैर-तलीय सतहों पर अंकन करना है। इस क्षेत्र में इंकजेट प्रिंटर अभी भी लेजर-आधारित प्रणालियों से आगे हैं। परिणामस्वरूप, सिस्टम इंजीनियर इन चुनौतियों पर काबू पाने के लिए काम कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, लेज़र मार्किंग सिस्टम के कुछ निर्माता 20-500 W की औसत शक्ति और अलग-अलग चक्र समय के साथ CO2 और फ़ाइबर लेज़र पेश करते हैं, जो 3D सतहों पर उपयोग के लिए ऑटो-एडजस्टिंग फ़ोकसिंग ऑप्टिक्स से सुसज्जित हैं जिन्हें वक्रता के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। जो वस्तु। अज्ञात ज्यामिति वाली सतहों का हिसाब-किताब करने के लिए, सिस्टम एक ऑटोफोकस विज़न सिस्टम का उपयोग करता है जो पहले 3डी सतह को स्कैन करता है और फिर अंकन प्रक्रिया के दौरान लेजर फोकस को समायोजित करता है।
हालाँकि, गैर-सपाट सतहें लेजर मार्किंग सिस्टम के निर्माताओं के सामने एकमात्र चुनौती नहीं हैं। लेजर मार्किंग समाधानों के निर्माता के सीईओ डॉ. फ्लोरेंट थिबॉट बताते हैं, "कई मामलों में, वैश्विक स्तर पर मानकीकृत मार्किंग समाधान, जैसे इंकजेट, प्रत्येक उत्पाद के लिए एक विशिष्ट चिह्न प्रदान करने के लिए आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं हैं। वर्तमान में , लेज़रों का सामान्य उपयोग पहले से ही एक सतत विधि के रूप में उपलब्ध है, जैसे पेन का उपयोग करना। हालाँकि, यह पर्याप्त तेज़ नहीं है - हमें एक ऐसा समाधान खोजने की ज़रूरत है जो उत्पादन की मात्रा और सटीकता को संतुलित करे।"
अनुक्रमिक अंकन प्रभावित होता है क्योंकि प्रत्येक उत्पाद के लिए लेजर अंकन को बदलना होगा, इसलिए एक अंकन तकनीक का होना जिसे प्रत्येक उत्पाद के लिए अनुकूलित किया जा सके, महत्वपूर्ण है। निर्माताओं को अत्यधिक उच्च थ्रूपुट की आवश्यकता होती है - अंकन को अनुकूल होना चाहिए और अंकन दर उच्च होनी चाहिए - और इसमें ग्लास या पॉलिमर जैसी कुछ सामग्रियों को संसाधित करने की कठिनाइयों को भी ध्यान में नहीं रखा जाता है।
इस समस्या को हल करने के लिए, एक लेजर मार्किंग समाधान निर्माता ने अपनी VULQ1 तकनीक का पेटेंट कराया है, जिसने इस साल के लेजर वर्ल्ड फोटोनिक्स इंडस्ट्रियल प्रोडक्शन इंजीनियरिंग में लेजर सिस्टम इनोवेशन अवार्ड जीता है, जो प्रकाश की एक निरंतर किरण के उपयोग का विकल्प नहीं चुनता है (जैसा कि है) पारंपरिक अंकन प्रणालियों के मामले में)। इसके बजाय, यह स्टैम्प जैसा प्रभाव पैदा करने के लिए सैकड़ों प्रकाश किरणों का उपयोग करता है - एक पल में संपूर्ण डेटा मैट्रिक्स कोड तैयार करता है। इस अद्वितीय स्टैम्प का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि गतिशील बीम आकार देने वाली है, जिसे स्पैटियल लाइट मॉड्यूलेटर (एसएलएम) जैसे घटकों का उपयोग करके पूरा किया जाता है, जो एक अद्वितीय संरचना के साथ बीम बनाने के लिए प्रति-शॉट आधार पर समायोजित कर सकता है।
जबकि अन्य लेजर मार्किंग प्रौद्योगिकियां उच्च थ्रूपुट के लिए उच्च पुनरावृत्ति दर को प्राथमिकता दे सकती हैं, यह तकनीक बेहतर परिणामों के लिए उच्च पल्स ऊर्जा और समानांतर प्रसंस्करण का उपयोग करती है।
थिबॉट कहते हैं, "यह स्टैम्प-जैसी मार्किंग योजना 2डी बारकोड मार्किंग के लिए जबरदस्त उत्पादकता क्षमता को खोलती है और इसे लागू करना आसान है।"
उदाहरण के लिए, इसकी तकनीक का उपयोग पीवीसी चिकित्सा भागों को 77,{3}} प्रति घंटे की दर से 570-μm-चौड़ा डेटा मैट्रिक्स कोड के साथ चिह्नित करने के लिए किया जा सकता है। सिस्टम जिन अन्य सामग्रियों को चिह्नित कर सकता है उनमें एचडीपीई पॉलिमर के साथ लेपित एल्यूमीनियम शामिल है; सोडा लाइम गिलास; बोरोसिलिकेट ग्लास, शुद्ध सोना, और एपॉक्सी मोल्डेड कंपोजिट।
थिबॉल्ट कहते हैं, "पैटर्न का आकार पूरी तरह से स्पष्ट पठनीयता बनाए रखते हुए 100 माइक्रोमीटर जितना छोटा हो सकता है, यहां तक कि एक सीधी रेखा में चिह्नित करते समय भी, क्योंकि सभी बिंदु एक साथ चिह्नित होते हैं।" इसके अलावा, क्योंकि इसे उच्च पुनरावृत्ति आवृत्तियों पर निर्भर नहीं रहना पड़ता है, प्रौद्योगिकी ऑफ-द-शेल्फ इन्फ्रारेड और ग्रीन एनडी: YAG लेज़रों का उपयोग करके सिस्टम का निर्माण कर सकती है, जिनकी पुनरावृत्ति आवृत्तियाँ लगभग 20-30हर्ट्ज़ हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि इसके सिस्टम यथासंभव लागत-प्रभावी बने रहें।
अल्ट्राफास्ट लेजर ग्लास को डेटा स्टोरेज में बदल देता है
लेज़र मार्किंग का एक और रोमांचक नया क्षेत्र डेटा भंडारण है। शोधकर्ताओं का दावा है कि वे डेटा को ग्लास/क्रिस्टल मीडिया में एनकोड करने के लिए अल्ट्राफास्ट लेजर का उपयोग करके कुशल डेटा भंडारण प्रणाली का उत्पादन कर सकते हैं। डेटा को माइक्रो एब्लेशन के रूप में ग्लास/क्रिस्टल में संग्रहीत किया जाता है, और एक बार उत्पादित होने के बाद, इसे आश्चर्यजनक समय तक संरक्षित किया जा सकेगा।
2013 में,Hitachiने अपने पहले क्वार्ट्ज क्रिस्टल डेटा स्टोरेज सिस्टम की घोषणा की, और 2014 में, साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स रिसर्च सेंटर (ओआरसी) के शोधकर्ताओं ने एक फेमटोसेकंड लेजर-एच्च्ड ग्लास सिस्टम के विकास की घोषणा की। ओआरसी ने "प्रोजेक्ट सिलिका" पर माइक्रोसॉफ्ट रिसर्च के साथ सहयोग करना शुरू कर दिया है। ओआरसी ने "प्रोजेक्ट सिलिका" पर माइक्रोसॉफ्ट रिसर्च के साथ काम करना शुरू कर दिया है, जो जेडबी-स्केल स्टोरेज सिस्टम विकसित करने और "बड़े पैमाने पर स्टोरेज सिस्टम बनाने के तरीके पर मौलिक रूप से पुनर्विचार करने का वादा करता है।
हालाँकि, कांच पर लिखना कोई आसान काम नहीं है, और मानक स्पंदित यूवी या CO2 लेजर सिस्टम माइक्रोक्रैक बना सकते हैं - सामग्री की सतह के अत्यधिक गर्म होने से थर्मल हॉट स्पॉट पर क्षति हो सकती है। हालाँकि पल्स ऊर्जा को कम करके इसे टाला जा सकता है, लेकिन उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होने पर यह आदर्श नहीं है। यही कारण है कि शोधकर्ता थर्मल क्षति के जोखिम को कम करने के लिए अल्ट्राफास्ट (फेमटोसेकंड) लेजर सिस्टम की ओर रुख कर रहे हैं। उच्च-ऊर्जा पल्स की अति-छोटी अवधि यह सुनिश्चित करती है कि सामग्री को अत्यधिक सटीकता के साथ चिह्नित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान की जाती है, जिससे केवल न्यूनतम गर्मी-प्रभावित क्षेत्र बनते हैं और माइक्रोक्रैक से बचा जाता है।
इस तकनीक की वर्तमान सीमा डेटा लेखन की बेहद कम गति है, और टीबी-स्केल डेटा लिखने में कई साल लग सकते हैं। शुक्र है, निरंतर उपलब्धियाँ डेटा लेखन गति बढ़ाने के तरीके सुझा रही हैं। पिछले साल, ORC शोधकर्ताओं ने ऑप्टिका जर्नल में एक ऊर्जा-कुशल लेजर लेखन विधि प्रकाशित की थी: यह विधि न केवल तेज़ है, बल्कि यह सीडी-आकार की सिलिका डिस्क पर लगभग 500 टीबी डेटा संग्रहीत कर सकती है - वे 10 हैं, 000 ब्लू-रे डिस्क भंडारण तकनीक से कई गुना सघन।
शोधकर्ताओं की नई विधि सिलिका ग्लास में छोटे गड्ढे बनाने के लिए 10 मेगाहर्ट्ज की पुनरावृत्ति आवृत्ति और 250 एफएस की पल्स अवधि के साथ 515 एनएम फाइबर लेजर का उपयोग करती है, जिसमें केवल 500 × 50 एनएम मापने वाले व्यक्तिगत नैनोलैमिनर संरचनाएं होती हैं। इन उच्च-घनत्व नैनोस्ट्रक्चर का उपयोग दीर्घकालिक ऑप्टिकल डेटा भंडारण के लिए किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने प्रति सेकंड 1,000,000 स्वरों की लिखने की गति हासिल की, जो प्रति सेकंड लगभग 225 केबी डेटा (पाठ के 100 से अधिक पृष्ठों) को रिकॉर्ड करने के बराबर है।
लगभग 100% पढ़ने की सटीकता के साथ एक पारंपरिक सीडी-रोम के आकार की सिलिकॉन ग्लास डिस्क पर 5 जीबी टेक्स्ट डेटा लिखने के लिए नई विधि का उपयोग किया गया था। प्रत्येक स्वर में जानकारी के चार बिट होते हैं, प्रत्येक दो स्वर एक पाठ वर्ण के अनुरूप होते हैं। विधि द्वारा प्रदान किए गए लेखन घनत्व का उपयोग करके, डिस्क 500 टीबी डेटा रखने में सक्षम होगी। शोधकर्ताओं ने कहा कि समानांतर लेखन के लिए सिस्टम को अपग्रेड करके, लगभग 60 दिनों में इतना डेटा लिखना संभव होना चाहिए।
