Láser, precisión para corte y grabado de plásticos

Cosmos . Hules y plásticos, Materiales y maquinado 2314 2 Comentarios

Actualmente una de las mejores técnicas aplicable en el área de mecanizado de materiales es el corte por láser. La calidad del trabajo, el bajo costo y la rapidez son características que hacen de esta técnica la preferida para acabados de materiales metálicos y plásticos.

Dentro de los múltiples usos que se han desarrollado con rayo láser están las técnicas de corte y marcado; las cuales son ampliamente utilizadas en el mecanizado de materiales. Debido a que el rayo láser genera ondas electromagnéticas de energía y frecuencia que se pueden determinar con exactitud, es una herramienta versátil para aplicaciones que requieren de precisión.

El corte por láser se considera una técnica de “no contacto” debido a que la herramienta no sufre desgaste en el corte, lo que evita problemas de tolerancia y reduce el mantenimiento del equipo. El proceso consiste en enfocar la luz del láser mediante un lente de enfoque sobre el área de corte, en el foco del láser se genera una densidad de potencia extremadamente alta lo cual provoca que se eleve la temperatura, esto hace que el plástico se evapore sobre el punto de corte (Figura 1). De esta manera se pueden cortar plásticos hasta con un espesor de 40 milímetros con mucha precisión y limpieza. Otras ventajas son su alta velocidad de corte, flexibilidad, rentabilidad y fácil manejo. Es un proceso silencioso con un mínimo de pérdida de material y sin distorsiones.


Figura 1. Principio de funcionamiento de corte por láser.
Fuente: modificado de Estamode stamping motion.

En la industria se utilizan generalmente dos tipos de láser:

a) Láser de gas: puede funcionar con dióxido de carbono (CO2) a una longitud de onda de 10.6 micrómetros; con nitrógeno a una longitud de 337.1 nanómetros y con argón, -que opera con varias longitudes de onda (las dos más importantes son de 0.488 y 0.5151 micrómetros).

b) Láser de cristal, de neodimio dopado con itrio-aluminio-granate (Nd:YAG) y de ortovanadato de itrio dotado de neodimio (Nd:YVO), los cuales funcionan con una longitud de onda 1.064 micrómetros.

Los láseres de gas de CO2 se utilizan para corte y marcado de la mayoría de plásticos: acrílico, poliamida (PA), polioximetileno (POM), poliéster (PES), polietilentereftalato (PET), poliestireno (PS), polimetilmetacrilato (PMMA), policarbonato (PC), polipropileno (PP), copolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), entre otros. Esta herramienta permite cortes limpios y sin rebabas, además permite manejar gran variedad de diseños que pueden incluir orificios contorneados y ángulos originales y novedosos.

Marcado de plásticos por láser

Otro tipo de láseres, los de fibra y de cristal, se empelan principalmente para marcado de plásticos. Esta actividad ofrece tres modalidades: grabado, decolorado y espumado de plásticos.

El grabado consiste en fundir y evaporar la superficie del plástico con láser, de esta forma se produce una depresión. Los beneficios que se pueden mencionar de este procedimiento son plásticos trabajados con detalles complejos, de calidad y alta productividad. Un material muy común para trabajar en grabado son los plásticos laminados, utilizados en la elaboración de señales, carteles, letreros, llaveros, portavasos y algunas piezas decorativas.

En la decoloración, el efecto del calor generado por el láser provoca una reacción química en el plástico que de acuerdo con color original da como resultado diferentes tonalidades de color. Así, por ejemplo, si se trabaja plástico de color claro pueden aparecer partículas de hollín generadas en el mismo proceso, lo que da como resultado una tonalidad oscura en el marcado.

El proceso de espumado consiste en fundir con el láser el plástico produciendo burbujas de gas, las cuales reflejan la luz de manera difusa, este efecto hace que el grabado sea más claro que en zonas no marcadas. El espumado se utiliza principalmente para plásticos oscuros.

Entre las ventajas más significativas del corte por láser se pueden incluir: mejor aprovechamiento del material, no se requiere limpieza en la pieza cortada ya que no se utiliza ningún lubricante, se pueden realizar cortes en cualquier dirección, el proceso es altamente flexible, automatizado y de bajo costo.

Los equipos utilizados pueden ser sencillos, pero los hay muy sofisticados; pueden funcionar con software de diseño integrado, su mantenimiento es sencillo y algunos cuentan con sistemas de autolimpieza y extracción.

La versatilidad de la técnica de corte y marcado por láser se presta para realizar mejoras e innovaciones continuas en productos plásticos. Variaciones como el enfoque del láser, distancia, reducción o aumento de pulsaciones pueden ofrecer productos originales, de calidad y con valor agregado.

Con el fin de hacer más productivos los procesos de corte y grabado por láser los fabricantes de equipos han desarrollado máquinas que combinan dos tipos de láser (CO2-fibra), lo cual hace más eficientes los procesos y diversifica los productos que ofrece una empresa.

El corte y marcado por láser es una técnica única, útil e innovadora por su velocidad, bajo costo y calidad. Hay diferentes tipos de láser, cada uno tiene sus propias ventajas, sus aplicaciones van desde el corte de distintas clases de plásticos hasta diferentes tipos de grabado.

Aquí puedes ver un video ejemplificativo de corte por láser de metacrilato:

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Comentarios (2)

  • Carolina

    |

    Éste artículo es muy interesante, ya que menciona que el corte láser se realiza con una técnica de “no contacto”, ya que la máquina no sufre desgaste en el corte, evitando el constante mantenimiento del equipo. Sin embargo, también existe otra herramienta que puede ser utilizada para el corte de los materiales y son los tornos cnc. Los tornos cnc son aquellos que se utilizan para realizar el mecanizado de piezas geométricas. Dependiendo la necesitad que tengas, el torno cnc te puede ser de mucha utilidad, te recomiendo entrar a la siguiente página: http://tornos-cnc.com.mx/.

    Saludos.

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