ЛАЗЕРы и реклама

Здесь речь пойдет о самом современном и новом даже для промышленно развитых стран лазерном оборудовании и о применении лазерной резки. Причем будут рассмотрены аспекты только механического воздействия, грубо и зримо изменяющего материал. Такие тонкие вещи, как лазерные принтеры, лазерная лучевая шоу-реклама, рисование лазером на облаках останутся за рамками данного обзора.

В основе лазерной обработки лежит простой научный факт: лазерный луч можно сконцентрировать на поверхности материала в пятно диаметром в десятые доли миллиметра. Если при этом лазер обладает достаточной мощностью, то происходит расплавление, испарение, разрушение, изменение структуры материала. Представление о лазерной резке, основанное на знакомстве с принципами работы небезызвестного гиперболоида инженера Гарина, вообще говоря, неверно. Действительно, из лазера выходит параллельный пучок не обязательно видимого света, но резать он ничего не может, так как имеет толщину от нескольких миллиметров до единиц сантиметров, и в лучшем случае может разогреть или оплавить материал. Для превращения лазерного луча в инструмент на его пути на расстоянии нескольких сантиметров от поверхности обрабатываемого материала ставится фокусирующая линза. Процесс напоминает детское развлечение в солнечный день с выжигательным стеклом. Только вместо солнечного луча луч лазера. Если теперь начать двигать материал с помощью двухкоординатного привода, управляемого от компьютера, то получится простейший станок для лазерной обработки материалов. Обычно в реальных станках перемещается лазерный резак над неподвижным материалом, так называемый координатный стол с «летающей оптикой».

Теперь несколько цифр и фактов для особо любознательных. В основном для обработки материалов используются два класса лазеров: так называемые твердотельные и газовые. Наиболее распространенные твердотельные лазеры на неодимовом стекле и иттрий-алюминиевом гранате с длиной волны около 1 микрона, что немножко длиннее видимого красного излучения, и газовые лазеры на углекислом газе с длиной волны около 10 микрон (дальняя инфракрасная область, невидимая глазом. Примерно такую длину волны излучает кипящий чайник). Есть еще всякая экзотика типа зеленых лазеров на парах меди, красных на рубине, цветных на жидких красителях, полупроводниковых и т.д. Все они имеют ограниченную область применения и редко используются для обработки материалов в утилитарном смысле этого слова.

Максимальные мощности для обычных твердотельных лазеров около 500 Вт, для газовых в районе 5 кВт. Цифры эти довольно абстрактны, что же конкретно может получить заваленный работой сайнмейкер от лазерной техники? Как показывает практика, довольно много. Нет ли у вас желания резать пластик толщиной 3-10 ммсо скоростью и точностью обычного пленочного плоттера? А как насчет таких же скоростей резки металла толщиной до5 мм? Если такие возможности вам по душе, и вы не очень стеснены в средствах, то ваш магистральный путь развития навсегда связан с лазерной техникой.

Теперь более подробно о том, что можно сделать, как быстро и во что это обойдется.

Самая простая лазерная операция, не требующая очень сложного оборудования и мощного лазера, гравировка. Рабочее поле простейших гравировальных установок около квадратного дециметра, отклонение лазерного луча осуществляется двумя колеблющимися зеркалами. Размер установки примерно с письменный стол, ориентировочная стоимость 12-30 тысяч долларов. Если используется твердотельный лазер, можно гравировать металл и камень на глубину около десятой доли миллиметра, что вполне достаточно для хорошо обработанной поверхности. Если на установке стоит лазер на углекислом газе, то можно гравировать на дереве, стекле, коже, пластике. Разрешающая способность обычно лучше0,1 мм. Типичный пример использования гравировальных комплексов — нанесение надписей и логотипов на сувенирную продукцию. Например, нанесение изображения на авторучку размером50,6 ммстоит несколько десятков центов и занимает время около минуты.

Для резки предназначены более серьезные комплексы с размерами рабочего поля исчисляемыми квадратными метрами. Стоимость — десятки тысяч долларов. Лазерный технологический комплекс состоит из лазера, координатного стола и управляющего компьютера. В составе комплекса обычно поставляется программное обеспечение, связывающее входные форматы координатного стола с пакетами CorelDraw!, AutoCAD, а через них со всеми программами, поддерживающими векторную графику. Несмотря на схожесть процессов резки пленки на плоттере и лазерной резки, их программное обеспечение имеет существенные различия. Пленочному плоттеру по большому счету безразлична последовательность резки изображения. При лазерной резке это не так. Представьте себе, что вы вырезаете лазером букву «О» и уже вырезали ее внешний контур. Теперь пришла пора вырезать серединку, а буква уже выпала из листа , и лазерный луч со свистом режет воздух. Так что соотношение «внутренний» — «внешний» очень важно для лазерной резки. В более сложных случаях не безразлично также направление обхода вырезаемого контура. Есть еще некоторые тонкие особенности программирования для лазерной резки, налагающие более высокие требования к интеллектуальности управляющей программы. Если на комплексе установлен твердотельный лазер, то на нем можно резать металл толщиной до3 мм. Скорости резки около20 ммв секунду при толщине1 мм. Обычно используется для резки тонкого металла около1 мм. При больших толщинах падает производительность и ухудшается качество реза. По этим же причинам твердотельные лазеры редко используются для резки пластиков, а прозрачное оргстекло ими резать вообще нельзя, так как оно пропускает их излучение.

Наиболее универсален комплекс с использованием лазера на углекислом газе. Весь дальнейший рассказ пойдет именно об использовании таких лазеров, как наиболее широко распространенных во всем мире и имеющих самый широкий диапазон применений, от фигурной резки бумаги до приварки шестерен в задних мостах автомобилей «Крайслер».

Кроме металлов, пластика и дерева на комплексах с лазерами на углекислом газе можно резать прозрачные пластики, а при некоторой сноровке даже стекло. Проблематичность резки прозрачных материалов становится понятной, если вспомнить, что луч лазера все-таки световой, и как разрезать, например, оргстекло тем, что проходит через него насквозь, не совсем очевидно. Спасение в свойствах луча лазера на углекислом газе. Он хотя и световой, но настолько далек от видимого диапазона, что для него что плекс, что стекло, что кирпичная стенка — все одно — непрозрачны. Прозрачны для него такие странные вещества, как поваренная соль, хлорид калия, некоторые полупроводники и несколько типов экзотических и довольно ядовитых кристаллов. Из всего этого обычно делают фокусирующую оптику для углекислотных лазеров.

Скорость резки наиболее распространенных в рекламной деятельности трехмиллиметровых пластиков на обычном лазерном комплексе с газовым лазером около 75 Вт обычно составляет 20-30 ммв секунду. Это практически скорость рисования обычным перьевым плоттером. Ширина реза составляет 0,1 —0,2 мм, край реза при качественном координатном столе и хорошем лазере гладкий, близкий к полированному, и не требует дальнейшей обработки. На таком лазерном комплексе можно резать оргстекло до30 мм, коматекс до24 мм, фанеру, дерево до10 мм, полистирол, комадур, экопласт, поролон, пенопласт, картон, текстиль, кожу, то есть практически все листовые органические материалы. Естественно, при увеличении толщины скорость резки падает. Например, коматекс10 ммрежется при скорости10 ммв секунду. Для увеличения производительности нужно поднимать мощность лазера. Зависимость скорости резки от мощности близка к линейной. Цены за погонный метр реза для пластика3 ммобычно порядка 1 доллара.

Итак, подведем некоторые итоги. В сравнении с фрезерами и плоттерами лазерный станок обладает примерно в 10 раз большими скоростями резки. Еще одно существенное преимущество — «вечный», не требующий заточки и замены инструмент толщиной 0,1-0,2 мм.

Эти уникальные особенности лазерной технологии способствуют появлению принципиально новых видов продукции. К ним относятся, например, офисные таблички и вывески, выполненные методом лазерной инкрустации. Суть метода можно объяснить на характерном примере изготовления офисных табличек. Лазером вырезаются две совершенно одинаковые таблички с текстом, одна, например, из черного, а другая из белого пластика. Затем из них вынимаются вырезанные буквы и меняются местами. Черные буквы оказываются в белой табличке, а белые в черной. Как было отмечено ранее, ширина лазерного реза очень мала, поэтому подгонка оказывается совершенно идеальной. Теперь осталось сзади к табличкам приклеить подложку, и вы получаете 2 изделия, «негативное» и «позитивное» практически без отходов материала! Кстати, таким способом с помощью лазера делается дорогой фигурный паркет из разных по цвету пород дерева, опять же без отходов.

 А в чем же отличие от обычной пленочной технологии? Ответ не очевиден, но только с первого взгляда. Уже со второго взгляда на такую табличку видна идеально блестящая плоскость акрилового стекла, недостижимая для поверхности, покрытой пленкой. А если использовать вместо белого пластика зеркальный, то у таблички сразу появляется объем, игра света на торцах букв, и все это при плоской поверхности таблички, что очень важно при уборке и протирке пыли. Если же протирка пыли бывает влажная и интенсивная, например, в больнице, то пленочной табличке там просто не жить. А тут пластиковый информационный слой толщиной3 мм, попробуй стереть! Цена? На уровне хорошей пленочной таблички, каждый сам может ее прикинуть, зная расход и стоимость материалов и стоимость метра реза (см. выше).

 Ну а если не хочется отказываться от любимой пленочной технологии, то лазером можно прекрасно резать пластик с накатанной пленкой. Хороший лазер пленки не испортит, а наоборот, сплавит ее по краям с материалом подложки. А теперь почти фантастическая технология трехмерного послойного синтеза. Представьте себе, что в вашем компьютере есть трехмерная модель какого-нибудь сложного объекта, например, красивой(ого) девушки (мужчины) и вам страсть как хочется получить ее (его) скульптурное изображение. Нет ничего невозможного! Вы режете объект на тонкие плоские сечения, естественно, в компьютере, затем вырезаете лазером из материала соответствующей толщины все сечения и склеиваете их в нужном порядке друг с другом. Чуть-чуть шпаклевки и шкурки, и скульптура готова! Конечно, рассечение на слои, вырезание, склеивание происходят автоматически. Таким способом уже изготавливают модельную оснастку для литьевых форм с точностью0,2 мм. Почему бы следующему шагу этой технологии не быть в сторону рекламной продукции?

 Итак, мы рассмотрели важнейшие особенности лазерной техники и пришли к выводу, что она очень и очень соблазнительна для производства рекламной продукции. Единственное, что может остановить процесс близкого знакомства, это относительно высокая цена лазерных комплексов. Правда, можно найти и достаточно дешевое оборудование, но в этом случае нужно быть особенно внимательным. Здесь обычно тоже действует правило, что чем мех дороже, тем он лучше.

 Следует внимательно посмотреть комплекс в действии на разных материалах. Если продавец показывает только резку фанеры, значит это оборудование только для фанеры и годится. Нужно обратить внимание на ширину реза, причем в разных углах координатного стола. Если она существенно различается, такой комплекс для точных работ брать не стоит. Затем желательно вырезать в каждом из четырех углов координатного стола какой-нибудь сложный узор размера примерно А4, причем программно повернуть эти узоры друг относительно друга на угол, не кратный 90 градусам. После резки нужно попытаться поменять местами вырезанные узоры. Если один узор с точностью войдет на место другого, то это признак качественной работы оборудования. Если это не так, точность координатного стола не соответствует возможностям лазерной технологии, и такой комплекс брать не следует. Обязательно ознакомьтесь с работой программного обеспечения, чтобы потом не пришлось программировать в каких-нибудь архаичных пакетах или вообще в кодах стола.

 Самый лучший вариант — приобретать комплексы у фирм, которые сами на них работают. В этом случае можно гарантировать квалифицированные ответы на все ваши вопросы, помощь в наладке, сопровождение и обучение персонала.

 Не следует брать бывшие в употреблении иностранные лазерные комплексы, которые начинают проникать через нашу границу. Будут проблемы с ремонтом и сервисом, и даже посоветоваться не с кем, так как таким путем приходят обычно единичные экземпляры.

 Высокие цены на лазеры объясняются тем, что даже для них лазер — это новый инструмент, связанный с наукоемкими технологиями, дорогими комплектующими и квалифицированным персоналом.

Источник: журнал "Российские вывески" № 2 за1997 г.

РЕЗКА ДЕРЕВА И ФАНЕРЫ