雷射雕刻主要組件

雷射晶體：有Nd:YAG 與 Nd:YVO4二種，雷射雕刻後者的脈衝頻率較高，適合漆雕。廠內的雷射 即為此類。  激發源： 燈管或是DIODE二極體發出大量光子，刺激雷射晶體的Nd原子產生雷射。 DIODE光源效率高，使用壽命長。廠內的雷射即使用DIODE激發源。  反射鏡： 後反射鏡採用100%反射鏡面。前反射鏡採用70%反射，30%穿透鏡片。雷射 晶體、激發源、前後反射鏡等四項零件組成「共振腔」。  品質開關： 轉換雷射連續波(cw)成為脈衝波(pulse)。  掃描頭： 利用二塊鏡片控制雷射光束在X與Y軸方向前進，掃描速度相當快，最快可 達9，000mm/s。  平場鏡片： 將雷射光束聚焦到掃描區平面，常見的有170x170 mm與120x120 mm兩種。 越大的鏡片掃描區越大，產量較大，但解析度會降低。廠內的雷射掃描區大小即為180x180 mm。 工作原理： 來自激發源的光子刺激雷射晶體內的Nd原子產生雷射，經前後反射鏡多次反射，在共振腔內逐次累積能量，高能量的雷射光束穿透半透明的前反射鏡，經過一連串的光圈與放大器進入掃描頭。精密控制掃描頭內的XY反射鏡震動，將雷射導引到預定的位置，利用雷射的熱能加工物件。 
四、YAG雕刻雷射的應用 YAG雷射有四種效應，各有不同的應用，所需雷射能量由低至高分別為： 
1。 color change (變色) 某些塑膠遇熱會變色，例如PC會變黑(附A)。因為雷射的光點很小(約0。04~0。06mm)，若材料適合，精密控制每次擊發的雷射能量，產生灰階，可以打出解析度很高灰階點陣像(450~600dpi)。 金屬中鈦合金與不銹鋼也有變色效應，顏色有四五種，但沒有灰階的變化(如附B、C)。 限制： 1。 大部分塑膠吸收雷射能量後沒有變色效應，而是直接燒焦；少部分塑膠對YAG雷射吸收率很低，例如透明PMMA可完全穿透雷射，沒有反應；ABS對雷射的吸收率也不高。只有少數幾種塑膠可以打變色，例如PC。 2。 要打灰階點陣，除了要選對材料，基材本身的顏色也很重要，理想的顏色是要與變色後的顏色呈明顯對比。例如PC用雷射打後會變黑，基材選用白色PC，灰階效果就很明顯。 3。 透明PC也會吸收雷射，如附D。 4。 雷射焦點大小會隨著焦距變化而改變，進而影響能量密度與灰階深淺，雷射打變色的焦距有效範圍約2mm。若加工件有曲面，必需考慮焦點大小所造成的影響。 5。 雷射是以2D平面作業，打在3D曲面上會變形。若有必要，需事先在稿上作修正。 6。 金屬打變色速度慢，而且生產條件很窄，設計限制較多。 附A：color change (PC灰階點陣) 附B：不鏽鋼變色 附C：鈦合金變色 附D：透明PC變色 
2。 coating removal (漆雕) 利用雷射的熱能將基材表面塗層去除，例如噴漆或VM層(附E、F)。汽車溫控按鍵的透光功能(day & night design)，大都以雷射漆雕加工。 若雷射的能量控制精密度夠高，漆雕也可用於打虛擬灰階點陣(附G)。 限制： 1。 雷射漆雕會產生汽化煙霧，不適合在無塵室中作業。 2。 所有的漆料都可用於雷射漆雕，但漆料與各種基材的咬合層厚度不同，會影響雷雕效果(殘漆)。接案前要先做雷雕實驗，瞭解兩者的咬合程度。必要時可分二次漆雕，第一次能量較高，去除漆層；第二次能量較低，用來打光去殘漆。 3。 若基材是透明材料，雷射可將漆料去除乾淨，但基材表面會變得些微不透明(白霧狀)。但若是VM，雷射可將VM層去除，而且維持基材(PMMA)的透明度。 4。 漆雕檔的佈線(hatching)設計非常重要，好的設計可有效去除漆層並加快生產速度。尤其是檔有銳角時，只能用特殊的佈線設計才能達成。 5。 雷射焦點大小會隨著焦距變化而改變，進而影響能量密度。若焦距變化太大，會產生殘漆或燒焦現像。雷射漆雕的焦距有效範圍較變色為大，約3mm。若加工件有曲面，需考慮焦點大小改變所造成影響。 6。 雷射是以2D平面作業，打在3D曲面上會變形。若有必要，需事先在稿上作修正。 7。 廠內的雷射掃瞄範圍為 120x120 mm，若加工範圍大於此值，需使用XY TABLE移動工件。但要考慮到移動工件後，兩個掃描區交接處的漆雕連續性，最好在檔設計時就避免在交接處漆雕。 附E: 漆雕 (day & night design) 附F: 漆雕 (鋁VM鍍在PMMA上) 附G: 漆雕 (虛擬灰階點陣) 
3。 foaming (浮雕) 若雷射加熱能量略低於基材的汽化溫度臨界點，基材有部份開始汽化，但因為表面冷凝較快，封住了汽化物質的出路，在基材內部產生汽化胞，擊出於表面，例如附H。 限制： 1。 並非所有的塑膠都可打出浮雕，較好的材料為PC。 2。 浮雕的生產條件很窄，設計時要多注意。 3。 浮雕的耐磨程度較差。 附H: PC料浮雕 4。 engraving (凹雕) 當雷射能量高於基材汽化溫度時，可以在基材上劃下一道凹痕，是為凹雕。塑膠凹雕的融膠堆積(火山口效應)很嚴重，外觀不佳(附I)。ㄧ般雷射凹雕應用在金屬較多，例如(附J)。近來用雷射深雕模具的技術越來越成熟(附K)，是雷射凹雕的主要發展方向。 限制： 1。 凹雕所需的能量很高，應用在塑膠上會同時產生汽化/融熔/燒焦三種現像，外觀很差，只適合作標記，不適合用於裝飾。 2。 金屬凹雕要使用大功率雷射(50W以上)，而且加工時間很長，例如附K的深雕人頭模具約須2個小時。