激光模切，又名數(shù)字模切，既利用高功率激光將激光光束路徑上的材料蒸發(fā)掉。激光束的開和關(guān)，以及激光束的路徑都與產(chǎn)品圖形的裁切要求一一對應(yīng)。 由于被切割的部分被蒸發(fā)掉了，因此，對于剔除細(xì)小碎片所需的手工的或方式復(fù)雜的排廢都可以被省去了。 自80年代起首次被運用以來，有關(guān)激光模切技術(shù)的基本概念沒有改變。 然而，新近的激光模切技術(shù)的發(fā)展，特別是那些復(fù)雜的激光模切控制的軟件開發(fā)，使得人們對激光模切的期待有了顯著改善。今天由較便宜的組件組成且成本較低的激光模切系統(tǒng)，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于幾年前設(shè)計且造價昂貴的系統(tǒng)。在高端產(chǎn)品中，最新的激光模切系統(tǒng)能以更寬泛的材料適用性和更嚴(yán)格的公差控制，穩(wěn)定地進(jìn)行更為錯綜復(fù)雜的模切工作。 針對這些頗富挑戰(zhàn)性的要求，在激光模切技術(shù)上的投資，已成為一種對能夠滿足實際需求的最佳設(shè)備的選擇。但是，現(xiàn)有市場上仍然可以看到有些激光模切系統(tǒng)在質(zhì)量和產(chǎn)能方面有所妥協(xié)，而對先進(jìn)激光模切技術(shù)來說，這些妥協(xié)是不能接受的。 另一方面，對于一些要求簡單的應(yīng)用，通常由低成本激光模切系統(tǒng)完成，因為其功率和功能都足以滿足手邊的工作。 本文將討論如何使得新一代的激光模切系統(tǒng)滿足實際應(yīng)用之需，并分析激光模切系統(tǒng)的各種功能在質(zhì)量和產(chǎn)出方面是如何體現(xiàn)的。正如第1張表——激光模切技術(shù)對比表，所總結(jié)的內(nèi)容。 在激光模切和模具模切系統(tǒng)中選擇 挑選合適的激光模切技術(shù)的第一步，先要確定激光模切的能力是否符合加工的需要。與模具式模切系統(tǒng)相比，激光模切有很多優(yōu)點。這些優(yōu)勢主要得益于激光模切沒有模具。因為沒有模具，因此就不存在模具成本，而且不用花費模具制造的時間。這是為什么將激光模切用于快速的打樣的主要原因。激光模切系統(tǒng)被稱為的數(shù)字模切，是因為可以采取任何矢量數(shù)字圖像，將其導(dǎo)入到操作軟件中，并設(shè)立一個工作活件。目前一流的激光模切系統(tǒng)，采用數(shù)字圖像輸入，只需要幾分鐘的時間就能夠完成活件設(shè)立。“數(shù)字模切”與激光模切是可以互換的概念，共同代表無模具模切系統(tǒng)所具有的優(yōu)勢。尤其是與數(shù)字印刷配套使用時，從原稿到成品的加工，只需幾分鐘，甚至更短既可以完成。 對于機(jī)械模切，由于其切割模具的邊緣與材料間的物理接觸，總會產(chǎn)生固有的局限性。 而激光模切則克服了這些局限性，從而能切割很多模具模切很難或無法完成的材料。 例如：激光模切很容易切割粘性材料，因為采用機(jī)械模切時，粘性材料容易被粘連。 同樣，在切割薄的材料方面，無模具的激光模切系統(tǒng)也具有很大優(yōu)勢。切割薄的材料時，沉重的模具與脆弱的材料之間相互作用，會產(chǎn)生物理上的限制，而激光套準(zhǔn)切割則沒有這種限制。 另外，激光模切可以很好的處理研磨性材料。這種情況下，機(jī)械模切的模切刀會被磨損，并需要經(jīng)常更換，因此成本往往很高。而無模具的激光模切系統(tǒng)則克服了這一問題。相對更便捷的加工性也是激光模切明顯的優(yōu)勢。 激光模切可以勝任打孔，打虛線，半切，連續(xù)編號，折痕，個性化等一系列特殊加工。運用高級軟件來精確控制激光切割光束的運行，是當(dāng)今激光模切技術(shù)的一大特點。 事實上，激光模切系統(tǒng)的唯一缺陷在于其激光束的寬度—例如，最先進(jìn)的切割系統(tǒng)中，在200毫米X200毫米或大一些的范圍內(nèi)，最好系統(tǒng)的激光束可以小到210微米。 但實際上這不僅僅是激光模切所面臨的挑戰(zhàn)，其他任何模具模切系統(tǒng)同樣都很難實現(xiàn)小于30度轉(zhuǎn)角的精確切割。另外，激光模切省略了機(jī)械排廢的步驟，而對模具模切而言，這卻是最基本的需求。 圖2，激光模切標(biāo)簽和任何技術(shù)一樣，激光模切也存在局限性，但對于這些局限性，存著一定的誤解。 有人認(rèn)為激光模切僅適合做打樣工具，無法達(dá)到產(chǎn)品批量生產(chǎn)的要求。 對許多應(yīng)用，與占主導(dǎo)地位的平版模切機(jī)，圓壓圓模切，光電套準(zhǔn)平壓機(jī)、沖壓機(jī)比較起來，早期的激光模切的確是慢了一些。 但實際上，現(xiàn)代激光模切設(shè)備都被用來進(jìn)行完整的生產(chǎn)。需要注意的一點是，目前的激光模切系統(tǒng)大都使用檢流計型激光，隨著鏡頭角度調(diào)整，激光掃過整個原稿件，而設(shè)置的完成只需幾分鐘。相對于通過幾何XY構(gòu)架的滑塊來移動整個激光束，或移動材料來進(jìn)行模切，這種僅僅移動激光束的檢流計機(jī)械系統(tǒng)要快的多。而更先進(jìn)的檢流技術(shù)通過細(xì)微的軟件調(diào)整，將大多數(shù)操作精確到萬分之一秒，從而將速度提高到更新的水平。激光瓦數(shù)越高，切割時的速度越快。5年之前或更早，200瓦或者400瓦的激光模切很貴，而現(xiàn)在價格則很有競爭性。這些新激光也可以生成高質(zhì)量的激光束，確保高速運行時的切割質(zhì)量。 綜合這些在速度上的提升，使今天激光模切的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過打樣的作用，被充分用于生產(chǎn)而無任何瓶頸。 圖3，激光模切的多種應(yīng)用另一種對激光模切的誤解是認(rèn)為激光模切是危險的操作，因為在工作區(qū)有燃燒帶來的安全風(fēng)險。相對模具模切系統(tǒng)來講，激光模切系統(tǒng)在很多方面是更好的選擇。在初次安裝激光模切系統(tǒng)時，如工人未戴安全鏡，需小心注意光束的泄露給工作環(huán)境帶來的危害。而使用模具模切系統(tǒng)時，如操作不當(dāng)，則始終會存著給工人帶來嚴(yán)重傷害的隱患。盡管這種情況很少發(fā)生，但卻是災(zāi)難性的。模具的損壞開支也是很普遍的，例如，當(dāng)機(jī)師把一個小螺絲忘在切割區(qū)內(nèi)時，最終有可能損壞客戶的模具。 通常認(rèn)為激光模切不能處理所有材料。然而，這個界限隨著激光技術(shù)的改進(jìn)在不斷改變。 例如，激光技術(shù)常常無法處理聚碳酸脂材料，因為在切割這種材料時，激光會在材料上留下難看的帶有深棕色的變色邊緣。 對于比較厚的聚碳材料也會發(fā)生。許多人仍然認(rèn)為PVC材與激光模切技術(shù)不匹配，其實這個觀點已經(jīng)過時了。只要在設(shè)備上添加必要的組件，確保靠近激光束附件的部件不受切割PVC時產(chǎn)生的腐蝕性影響，同時，配備保護(hù)操作人員的有毒煙氣過濾裝置，切割PVC材料還是有可能的。 激光模切技術(shù)的真正缺點，也是很多公司將激光模切機(jī)與一套或幾套模具模切系統(tǒng)同時使用的原因，即相對于一些機(jī)械模切更勝任的長訂單加工來說，激光模切性價比相對比較低。如果活件的幾何圖形易于模具加工，如果材料不是很薄或很黏，或者無磨損性，或者不會對模具造成不良影響，特別是相對長期運行的活件，且模切成本可以被忽略的時侯，模具模切（平版沖壓，圓壓圓模切，光電控間隙沖壓技術(shù)）常常會做得更好。 質(zhì)量和‘柔性標(biāo)點’標(biāo)準(zhǔn) 幾年前設(shè)計的激光模切系統(tǒng)很難應(yīng)對復(fù)雜圖案的切割，尤其是對于那些帶很多尖角的圖案。這些技術(shù)陳舊的激光模切機(jī)，在整個切割開啟和停止過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)燒穿和穿孔現(xiàn)象。 例如：圖4表明簡易激光模切很難實現(xiàn)尖角切割。在尖角處能看到黑色燒穿標(biāo)記，可以看出激光在那一點停留很長時間。如同汽車拐彎需要減速，而激光束在此減速，恰恰造成該點的燒穿。 圖5所示，激光模切中出現(xiàn)了相反的問題，為了避免圖4中燒穿現(xiàn)象，提高了激光束移動速度。然而，這個增速的控制顯然不夠好，不但沒有達(dá)到原圖所要求形成尖角，結(jié)果反而變圓，此時尖角處的激光切割速度過快。 新一代的激光模切在軟件技術(shù)上的提高，克服了從前的缺陷。‘柔性標(biāo)點’可以使激光束的移動與幾何圖形更好同步，在整個切割次序中嚴(yán)密控制，避免燒穿并完成尖角的切割，效果正如圖6和圖7中所示。由于從初始點上移動激光頭時間較長，舊系統(tǒng)常常在切割初始留下針孔（激光反射鏡引導(dǎo)激光束）。而先進(jìn)的模切系統(tǒng)可以切割出更好的邊緣，切割初始不留針孔，在尖角轉(zhuǎn)彎處也無燒穿。這并不只是因為運用了更好的激光，還在于控制激光移動的反光鏡采用了更高級的軟件算法。對實現(xiàn)激光模切軟件系統(tǒng)控制來說，‘柔性標(biāo)點’不僅是激光模切控制軟件所取得的進(jìn)步，也說明只有那些在軟件研發(fā)上有足夠投入的制造商，才能開發(fā)出可以滿足大部分應(yīng)用之需求的所無缺陷的‘柔性標(biāo)點’技術(shù)。舉例說明模切速度如何影響質(zhì)量，請見8，9，10和11圖所演示的小折疊盒的模切過程。在圖8中，激光輸出頻率很低，10kHz。激光的每次脈沖，只形成一些模切的點，而不是原圖所期望的連成線。而圖9所示，激光的移動沒有針對圖形進(jìn)行優(yōu)化，切割速度非常快。而切割速度過快，激光掃描頭的鏡面移動無法與原圖幾何同步，結(jié)果則不精確。本來應(yīng)該是尖角卻變圓了。如您所見，圖中便是簡易激光模切系統(tǒng)的效果，軟件無法對大量的激光頭的移動加以適當(dāng)?shù)目刂疲?dāng)切割速度成倍增速時，這個問題更嚴(yán)重。請見圖示10。相反當(dāng)激光模切系統(tǒng)能夠與切割速度匹配，激光開啟和關(guān)閉被相應(yīng)地優(yōu)化，質(zhì)量則有很大的改善，如圖11所示。這里激光模切軟件被用來實現(xiàn)切割的優(yōu)化處理。目前高質(zhì)量的激光模切機(jī)的特征，不僅表現(xiàn)為更好的切割邊緣，而且可以持續(xù)精確控制切割運行。例如，早期的激光模切設(shè)備在材料通過系統(tǒng)過程中，無法補償在工作區(qū)內(nèi)材料的旋轉(zhuǎn)。目前高端系統(tǒng)不僅采用高分辨率的攝像頭，并能將攝像頭信息與軟件整合來控制模切。就是說攝像頭確定所有XY值，通過與控制軟件相互通訊，激光做出相應(yīng)調(diào)整，如果激光模切設(shè)備沒有將攝像頭的信息整合到控制系統(tǒng)，那么激光模切將很難進(jìn)行修正。目前高水準(zhǔn)激光模切技術(shù)的精髓是將一個組件（攝像頭）與另一個組件（掃描頭）的通訊非常緊密地整合在一起。 激光源本身的質(zhì)量也有可能對切割效果造成影響，如果控制軟件采用更先進(jìn)的算法，更好地實現(xiàn)小光束激光的精確移動，則出色的更小的激光束（210微米）可以完成較易碎品的切割。高質(zhì)量的激光與高質(zhì)量的控制軟件相結(jié)合可避免生產(chǎn)過熱，因此適合于標(biāo)簽的應(yīng)用。因為，過熱會導(dǎo)致粘性材料融化而粘接到離型紙上，使其在后續(xù)的加工中很難將標(biāo)簽自動從離型紙上脫離開。 系統(tǒng)所使用激光燈管類型——開放式或封閉式，也會影響激光束的控制及切割的效果。盡管開放式采用無封閉激光，質(zhì)量較有優(yōu)勢，但卻很少被應(yīng)用。開放式激光有幾個本質(zhì)性的問題。二氧化碳是激光燈管中常見氣體，混合著一定比例的氦，氮和氫。這些混合氣體的不同比例影響激光功率，而這個比例取決于開放式燈管的設(shè)計，開發(fā)燈管設(shè)計需要經(jīng)常更換二氧化碳?xì)夤蕖Ｒ虼耍瑤缀鯚o法維持一致的比例設(shè)置。因為從一個二氧化碳?xì)夤迵Q成另外一個時，幾乎每種氣體的比例都是不同的。而這些比例的改變直接影響激光功率和其切割效果。為實現(xiàn)相同效果的切割質(zhì)量，每當(dāng)更換氣罐時，操作者都會因為調(diào)整所累。盡管如此，也難免出現(xiàn)偏差。相反封閉的激光燈管則不會改變氣體的比例，僅僅在運行一萬個小時后做出更換。因此，更有利于模切的控制，并獲得的持續(xù)結(jié)果。 切割速度和料卷速度 新一代的激光模切系統(tǒng)之所以速度更快是多種原因的促成的。首先是高功率激光的出現(xiàn)，可以承擔(dān)更快的切割速度，比如當(dāng)今大多數(shù)使用者都傾向于使用200瓦的系統(tǒng)。其次，新一代的高級激光系統(tǒng)都采用了更復(fù)雜的軟件，可以使每次切割操作精確到萬分之一秒。第三點，在材料速度更快的情況下，目前的切割系統(tǒng)可以優(yōu)化切割次序，這也是目前高質(zhì)量的激光系統(tǒng)速度更快的最重要的因素。 如今高級的激光模切設(shè)備運用了非常精確的軟件算法，對材料速度進(jìn)行優(yōu)化，同時提供了難以置信工作能力，可以完成長度超過工作區(qū)一半的活件。過時的激光模切系統(tǒng)只能優(yōu)化切割速度，而非材料速度，因此，圖像的尺寸只能限于工作區(qū)的一半之內(nèi)。優(yōu)化材料速度的算法還會將兩個圖像合并時所帶來的過度切割及質(zhì)量上的問題減少90%。這一切在新一代高級的激光模切設(shè)備上是自動處理的，而在過時的機(jī)型上需要操作者手工完成切割次序再設(shè)置，以避免在原稿上出現(xiàn)過量（重復(fù)）切割。 Spartanics（www.spartanics.com）公司開發(fā)并制造了一系列全自動激光模切設(shè)備，模切機(jī)，絲網(wǎng)印刷設(shè)備,卡沖切設(shè)備，計數(shù)器和卡印刷表面檢測設(shè)備，廣泛用于全球的標(biāo)簽行業(yè)，包裝行業(yè)，印刷行業(yè)卡制造業(yè)，以及其他片材加工行業(yè)。Spartanicsgs 公司總部位于美國芝加哥，并在全球設(shè)有銷售網(wǎng)絡(luò)。在歐洲設(shè)有備件和服務(wù)中心。info@spartanics.com