El grabado es un término engañosamente simple que abarca cinco técnicas y tecnologías de fabricación muy diferentes. Los tipos más comunes de grabado incluyen el láser de CO₂, el galvanizado por fibra, la línea de pulverización de cloruro férrico, una unidad de esténcil electroquímica o un grabador rotatorio de alta velocidad, cada uno optimizado para diferentes trabajos.
Intentar comparar las máquinas necesarias para estas tareas en una sola lista de verificación se convierte rápidamente en una maraña de potencias, concentraciones químicas y precisión de movimiento. Una forma más sencilla de comparar precios es separar primero las tecnologías y luego evaluar las características y ventajas de cada tipo. En este artículo, haremos precisamente eso: le ayudaremos a elegir la máquina de grabado perfecta para sus necesidades.
Índice del Contenido
Qué tener en cuenta al elegir máquinas de grabado láser
1. ¿Qué familia de láser?
2. Ingeniería de pulsos y control de profundidad
3. Entrega de la viga: ¿galvo o pórtico?
4. Óptica y enfoque
Qué tener en cuenta al elegir líneas de grabado químico por pulverización
1. Química del grabador y tasa de ataque
2. Mecánica de pulverización y soporte de paneles
3. Módulos de enjuague y secado y manejo de residuos
4. Flujo de trabajo de enmascaramiento
Qué tener en cuenta al elegir un sistema de grabado electroquímico (ECE)
1. Fundamentos del proceso
2. Consideraciones clave de compra
3. Realismo del rendimiento
Qué tener en cuenta al elegir grabadores mecánicos y rotativos
1. ¿Aún tienen sentido?
2. Husillo, movimiento y herramientas
3. Consumibles y mantenimiento
Qué tener en cuenta antes de elegir grabadores de plasma e iones reactivos (RIE)
1. Física básica
2. Criterios de selección a considerar
3. Economía del rendimiento
6 preguntas transversales para cualquier tecnología
En conclusión
Qué tener en cuenta al elegir máquinas de grabado láser
1. ¿Qué familia de láser?
Máquinas de grabado láser Existen diferentes tipos, que dependen principalmente de su longitud de onda específica. Esta longitud de onda determina la eficiencia con la que los fotones del haz trabajarán con el material que se va a grabar, por ejemplo:
- CO₂ (10.6 µm) máquinas de grabado láser Funcionan mejor en materiales orgánicos como madera, acrílico y cuero, y no son buenos en metales.
- Las máquinas de grabado láser de fibra (≈1.06 µm) son las preferidas para acero inoxidable, titanio, aleaciones de níquel, muchos plásticos de ingeniería y aluminio anodizado negro u oscuro.
- Las máquinas de grabado láser UV (355 nm) generan marcas “frías” sobre vidrio, PET y otros polímeros sensibles al calor.
Elegir la longitud de onda incorrecta es como seleccionar una broca que no perfora: ninguna cantidad de potencia adicional solucionará el desajuste.
2. Ingeniería de pulsos y control de profundidad
La potencia de una máquina, tal como se indica en su manual de instrucciones, solo indica su potencia promedio. Lo que determina la calidad es la energía del pulso, el ancho del pulso y la frecuencia de repetición trabajando en conjunto. Esto es lo que debe saber:
- Láser de fibra conmutada Q: Esta máquina funciona con pulsos fijos de escala de 100 ns, lo que la hace ideal para marcas profundas y de alto contraste.
- MOPA Láser de fibraPermite ajustar el ancho de pulso (de 5 a 500 nanosegundos) y la frecuencia de pulso (de kilohercios a megahercios) por separado. Esta flexibilidad permite usar una configuración del láser para marcar o templar elementos delicados, como instrumentos quirúrgicos (sin retirar material). Posteriormente, se puede cambiar fácilmente a otra configuración para realizar ablaciones o cortes profundos en una superficie.
- Láser ultrarrápido: Estos emiten ráfagas de energía increíblemente cortas (con duraciones de pulso del orden de picosegundos [ps] o femtosegundos [fs]), lo que impide que el calor se propague al material circundante. Como resultado, pueden realizar cortes o marcas extremadamente precisos sin dejar rebabas (bordes ásperos) ni óxidos (material quemado).
Consejo profesional: al realizar un corte de prueba, mire la zona afectada por el calor (ZAT) y el halo de microgrietas con un microscopio; estos le indicarán si los parámetros del pulso están configurados correctamente.
3. Entrega de la viga: ¿galvo o pórtico?
Escáneres Galvo gira dos pequeños espejos para trazar un punto en un campo de 100 a 300 mm en milisegundos, lo que proporciona un rendimiento impresionante en piezas de tamaño pequeño o mediano.
Por otra parte, mesas de pórtico mover todo el cabezal, lo que los hace mejores para áreas de trabajo más grandes (señales de clase métrica o paneles de gabinetes) a expensas de una aceleración más lenta y una resolución máxima más baja.
He aquí una buena pregunta de prueba para el proveedor: "¿Cuál es la repetibilidad del posicionamiento en las esquinas del campo después de tres horas de rasterizado continuo?" Su respuesta revelará tanto la deriva térmica del láser como la rigidez del soporte del espejo.
4. Óptica y enfoque
La resolución se ajusta al tamaño del punto del láser, que depende de la distancia focal del objetivo, la calidad del haz (M²) y cualquier preexpansor en la trayectoria del haz. Las máquinas premium ahora incorporan lentes de enfoque dinámico que cambian el enfoque con el movimiento del haz, lo que permite grabar alrededor de las curvas de las palas de la turbina o en las cavidades de los moldes de inyección sin necesidad de reajustes.
Qué tener en cuenta al elegir líneas de grabado químico por pulverización
1. Química del grabador y tasa de ataque
Gracias a su efectividad y confiabilidadEl cloruro férrico es el reactivo de grabado químico más utilizado para el cobre y el latón. Pero supongamos que desea realizar trabajos de alta precisión o utilizar metales especiales (como el mecanizado fotoquímico de aleaciones avanzadas). En ese caso, necesitará reactivos de grabado más especializados, como el nitrato cúprico y el ácido crómico.
La velocidad de grabado (o tasa de ataque) determina la rapidez con la que la máquina eliminará los materiales. Depende de varios factores:
- Concentración (°Baumé o molaridad)
- Temperatura (el ataque se duplica aproximadamente por cada 10 °C)
- Método de agitación (pulverización por impacto versus remojo por inundación)
Las líneas de grabado de primer nivel utilizan intercambiadores de calor controlados por PID (para una regulación precisa de la temperatura) y densitómetros en línea (para el monitoreo continuo de la concentración de la solución) para mantener un baño químico estable (±0.5 °Baumé para la densidad y ±1 °C para la temperatura).
Este control preciso garantiza que el rendimiento del grabado se mantenga constante durante todo el turno de trabajo. Esto significa que los anchos de línea que configure durante la calibración matutina seguirán siendo precisos y dentro de las especificaciones para el turno de la tarde.
2. Mecánica de pulverización y soporte de paneles
El diseño del colector de boquillas afecta la uniformidad del grabado más que los ajustes químicos. Por ello, considere buscar:
- Bombas verticales sin sello que toleran partículas sin fugas en el eje
- Barras rociadoras oscilantes que uniformizan la cobertura del grabado fresco
- Rodillos de soporte de paneles en plástico resistente a los ácidos (recuerde que los ejes de acero inoxidable se picarán con el tiempo)
Si sus piezas son láminas más delgadas que 0.1 mm, pregunte sobre la sujeción del borde y si la línea puede evitar la deformación tipo “almohada” al aumentar la presión del chorro.
3. Módulos de enjuague y secado y manejo de residuos
La mayoría de las sistemas de alta gama Utilice rodillos de goma o cuchillas de aire para reducir el arrastre de productos químicos. Estos ayudan a eliminar el exceso de líquido de los paneles, ahorrando productos químicos de grabado, reduciendo el consumo de agua de enjuague y los costos operativos generales.
Además, asegúrese de que el proveedor que elija proporcione documentación sobre el cumplimiento ambiental local, especialmente en lo que respecta a la eliminación de residuos. En algunas regiones, el cloruro férrico usado se considera actualmente residuo peligroso, lo que requiere procedimientos adecuados de manipulación y eliminación.
4. Flujo de trabajo de enmascaramiento
Casi la mitad de los desechos en una planta de grabado químico provienen de poros en la resina, levantamiento o sobreexposición. Si necesita características inferiores a 50 µm, el laminador de fotorresistencia, el entorno de sala limpia y la unidad de exposición UV son tan importantes como la cabina de pulverización. Pregunte al proveedor si suministra una línea llave en mano que incluye la resina o si espera que adquiera el equipo frontal por separado.
Qué tener en cuenta al elegir un sistema de grabado electroquímico (ECE)
1. Fundamentos del proceso
Unidades ECE Iones de una pieza de trabajo cubierta con una plantilla a un electrolito bajo bajo voltaje de CC (~6-24 V). La máscara suele ser una almohadilla desechable no tejida impregnada con un sustrato recubierto de resina. Estas son algunas de sus ventajas:
- Sin HAZ significa que el material se disuelve a temperatura ambiente, por lo que la dureza y el revenido permanecen intactos.
- Marcas profundas y de alto contraste en acero para herramientas endurecido y carburos donde los láseres tienen dificultades
- Costo de capital mínimo, ya que la mayoría de las unidades de sobremesa comienzan por debajo de los USD 5,000
2. Consideraciones clave de compra
1. Forma de onda de la fuente de alimentación
El tipo de forma de onda eléctrica utilizada en la fabricación de sistemas (especialmente para sistemas electroquímicos o láser) influye considerablemente en la calidad de la marca. Estas son las dos opciones principales:
- La corriente continua (CC) pura produce cavidades profundas, oscuras y uniformemente rellenas, lo que la hace perfecta para un marcado uniforme.
- La CC pulsada, por el contrario, puede crear bordes más nítidos y detalles más finos, lo que resulta útil para aplicaciones de alta precisión.
En industrias altamente reguladas como la aeroespacial, especialmente para el marcado de identificadores únicos (UID), lo más importante no es solo la potencia del sistema (amperaje), sino la precisión y consistencia con la que puede repetir cada pulso. Esta repetibilidad garantiza que cada marca cumpla con estrictos estándares de trazabilidad y legibilidad.
2. Durabilidad de la plantilla
Siempre se pueden reutilizar las plantillas metálicas, normalmente hasta miles de ciclos. Sin embargo, si se manipulan sin cuidado, pueden provocar cortocircuitos. Como alternativa, las almohadillas de polímero de un solo uso previenen cortocircuitos, pero aumentan el coste de los consumibles.
3. Composición del electrolito
La mayoría de los sistemas utilizan electrolitos a base de hierro o sodio, pero las industrias aeroespacial y médica a menudo requieren fórmulas con pH neutro o sin cloruro para evitar la corrosión por picaduras en metales sensibles.
3. Realismo del rendimiento
ECE Es fundamentalmente un proceso en serie, lo que significa que se presiona un cabezal en cada pieza individualmente. Por esta razón, el tiempo de ciclo equivale al tiempo de marcado más la manipulación del operador. Las matrices de fijación y los puentes multicabezal ayudan, pero es mejor planificar menos unidades por hora que con láseres, a menos que el tamaño del lote sea pequeño o cada marca sea tan profunda que un láser necesite varias pasadas de todas formas.
Qué tener en cuenta al elegir grabadores mecánicos y rotativos
1. ¿Aún tienen sentido?
Alta velocidad grabadores de husillo y arrastrar a los escribas de diamantes parece anticuado hasta que necesitas:
- Cavidades extra profundas en metales blandos (por ejemplo, insertos de molde que se cerakotearán más tarde)
- Letras grandes en relieve en la señalización, donde un “aspecto mecanizado” es mejor que los bordes quemados
- Ranuras de alto brillo en esferas de joyas o relojes que deben brillar en lugar de oxidarse
2. Husillo, movimiento y herramientas
Esta herramienta La potencia parece pequeña (normalmente de 100 a 300 W con CC con escobillas o de 1 a 3 kW con husillos sin escobillas), pero lo compensa concentrando la fuerza de corte en una punta de herramienta diminuta. Por ello, preste atención a:
- Descentramiento del husillo: ≤5 µm es aceptable para marcas de metal, pero necesitará <2 µm para joyería
- Sistema de portaherramientas: Es mejor elegir pinzas ER en lugar de portaherramientas con tornillos prisioneros, ya que son mejores para la concentricidad.
- Ejes de motor lineal o de husillo de bolas con carriles de acero y cojinetes de recirculación: Las transmisiones por correa baratas pueden tener juego, lo que verá como esquinas redondeadas
3. Consumibles y mantenimiento
Las fresas de carburo y PCD se desgastan rápidamente, especialmente porque puede requerirse un grabado profundo en acero de forma continua. Por lo tanto, planifique el reemplazo de herramientas, la limpieza y la extracción de polvo. A diferencia de los humos del láser, las virutas metálicas son sólidas y, a menudo, reciclables, especialmente si se clasifican las aleaciones por tipo.
Qué tener en cuenta antes de elegir grabadores de plasma e iones reactivos (RIE)
Si bien los talleres de grabado convencionales rara vez utilizan El procedimientoLa tecnología domina las máscaras de semiconductores, las piezas MEMS y la óptica de alta gama.
1. Física básica
Un campo de RF de baja presión ioniza gases reactivos (como CF₄, O₂, Cl₂, SF₆). Los iones se aceleran hacia la pieza de trabajo y reaccionar químicamente o desprender átomos, lo que puede ser anisotrópico si se polariza la oblea, e isotrópico si no se hace.
2. Criterios de selección a considerar
- Flexibilidad en la mezcla de gases: Al cambiar al flúor, ¿puede el gabinete manipular de manera segura productos químicos clorados sin contaminación cruzada?
- Detección de puntos finales: ¿La espectrometría de emisión óptica o la interferometría láser detendrán la ejecución exactamente en el punto de ruptura de la capa, lo cual es crítico para anchos de línea submicrónicos?
- Refrigeración del mandril: Para controlar la temperatura de la oblea, busque mandriles electrostáticos con enfriamiento posterior con helio; sin ellos, el perfil se desplazará a medida que la resistencia se ablande.
- Integridad del vacío: Busque presiones base en el rango de 10⁶ Torr. Después de todo, una junta de puerta defectuosa arruinará la repetibilidad más rápido que una mala receta.
3. Economía del rendimiento
Una corrida de plasma dura de 3 a 10 minutos, pero los ciclos de bombeo y purga de gas suelen añadir sobrecarga. Sin embargo, varias cámaras más pequeñas en paralelo a veces superan la producción de una megacámara, ya que se pueden escalonar los bombeos y mantener ocupada la estación de metrología aguas abajo.
6 preguntas transversales para cualquier tecnología
Ahora que ya has elegido un tipo, algunas preguntas adicionales que puedes hacer incluyen:
- Compatibilidad de materiales: ¿Tiene el vendedor cupones de prueba para su aleación, plástico o vidrio?
- Precisión en el tiempo: Solicite datos que abarquen una ejecución de ocho horas, no un corte de demostración de cinco minutos
- Apertura del software: Para la trazabilidad, pregunte si puede utilizar una importación nativa de su formato CAD, enlaces API en MES y registros de marcas exportables.
- Clasificación de seguridad: Pregunte si los proveedores tienen un gabinete láser de clase 1, una clasificación CFM de campana extractora de humos químicos, especificaciones de depurador de gas de plasma o un protector de contención de virutas para máquinas mecánicas.
- Costo de por vida: Pregunte por todos los costos relacionados con consumibles, filtros, insertos de herramientas, refrigerante, eliminación de reactivos de grabado y mano de obra de mantenimiento preventivo. Si compra muchos consumibles, un precio de compra con descuento puede desaparecer en 12 meses.
En conclusión
Elegir qué máquina de grabado utilizar antes de decidirse por un modelo específico es como elegir un destino antes de reservar un vuelo: hay que saber por qué se va allí antes de comprar el billete.
Primero, segmente el mercado investigando láseres, láseres de pulverización química, electroquímicos, mecánicos y de plasma. Después, concéntrese en los parámetros que afectan la calidad y el costo (longitud de onda y ancho de pulso para láseres, control químico para líneas de pulverización, forma de onda de la fuente de alimentación para ECE, precisión del husillo para grabadores mecánicos y control de mezcla de gases y punto final para plasma).
Una vez que tenga su lista seleccionada de acuerdo con su combinación de materiales, necesidades de tolerancia, objetivos de rendimiento y requisitos del entorno regulatorio, puede comparar precios.
Finalmente, para obtener conocimientos más profundos que le ayudarán a tomar una mejor decisión de compra, lea la Mejores prácticas al seleccionar máquinas de grabado láser.
