Estampación láser de tapones de corcho para botellas
El marcaje de los tapones de corcho
Al abrir una botella de vino o cava, ¿se ha planteado alguna vez como se ha realizado la estampación que hay el en corcho?
Tradicionalmente este marcaje se ha realizado principalmente con dos tecnologías:
- Termo-grabado: marcaje por contacto con un cliché metálico a alta temperatura.
- Tampografía: impresión con un tampón de silicona que recoge la tinta de un cliché, que en este caso es un negativo en bajo relieve.
Ambos métodos requieren de la fabricación de un molde o cliché, de forma que esto tiene una serie de condicionantes:
- El coste del cliché encarece coste de las tiradas más cortas de producto.
- La puesta en máquina de un nuevo diseño, supone un cambio de cliché, con el correspondiente ajuste mecánico que esto supone.
- Para la fabricación del cliché, habitualmente se usa ácido y/u otros productos químicos, por lo que no son procesos sostenibles.
- Las tintas usadas para tampografía, aun siendo para uso alimentario, suponen añadir otro producto químico, que puede llegar a interferir en sabor del producto envasado.
- No es posible la personalización individual de los tapones, y si tenemos que añadir el número de lote, año o para cualquier cambio del diseño, hay que hacer un cambio de cliché.
¿Qué ventajas aporta el marcaje láser?
- El láser tiene la flexibilidad de poder hacer tiradas cortas sin ningún tipo de ajuste mecánico, ya que lo único que hay que hacer es cambiar el archivo que se está marcando.
- No se usa ningún tipo de producto químico y el único residuo que se genera es humo de la combustión del corcho.
- Se pueden personalizar los tapones por año, lote, fecha, o cualquier otro criterio, pudiendo llegar a la personalización individual de cada uno de ellos.
¿Quieres más información sobre el marcaje láser?
¿Qué hay que tener en cuenta para obtener unos resultados óptimos de forma rápida y sencilla?
Aunque el marcaje láser de un tapón de corcho puede ser una tarea rápida y sencilla, si intentamos realizar esta tarea sin saber interpretar los resultados o sin el equipo adecuado, podemos fracasar en el intento.
Los conocimientos que nos ayudarán a mejorar el resultado, son los siguientes:
- El enfoque en un láser.
- La reacción del material.
- ¿Cómo aplicar estos conocimientos para mejorar el resultado?
Para elegir un equipo adecuado, debemos centrarnos, por encima de todo, en 4 aspectos principales:
- Configuración óptica.
- Velocidad de respuesta de la mecánica.
- Velocidad de respuesta del láser.
- Software y unidad de control.
El enfoque en un láser
Un equipo láser, dispone, entre otros muchos elementos, de una lente. El haz láser pasa a través de esta lente, de forma que, a una distancia determinada, llamada distancia focal, queda totalmente enfocado, que significa que es el punto donde el haz láser tiene el diámetro más pequeño, y se llama tamaño de spot.
Cuanto más pequeño sea el tamaño del spot de un equipo, más alta será la densidad de energía, ya que estaremos concentrando la misma cantidad de energía en una superficie más pequeña, y además tendremos posibilidad de realizar marcaciones con una mayor definición.
Tamaño de spot
Hay varios factores que influyen en el tamaño de spot que un láser
Distancia focal
El tamaño de spot es directamente proporcional a la distancia focal, de modo que, si usamos una lente con una focal el doble de larga, tendremos un diámetro de spot el doble de grande, y una densidad de energía 4 veces inferior.
Diámetro de haz
El tamaño de spot es inversamente proporcional al tamaño del láser. Si duplicamos el diámetro del láser a la entrada de la lente, dividiremos a la mitad el tamaño de spot.
Factor de enfoque del láser (M2)
Los fabricantes de fuentes láser proporcionan un factor que nos indica la capacidad de focalizar que tiene que se expresa como M2.
El tamaño de spot es inversamente proporcional al factor M2, por lo que, el valor mínimo que puede llegar a tener es 1, que significaría que el láser tiene un enfoque ideal. Un láser con un factor 1 tendría el mínimo tamaño de spot que se puede obtener con el resto de los factores que condicionan dicho tamaño.
Este valor suele estar habitualmente entre 1,2 y 1,8.
Longitud de onda
La longitud de onda es el color de la luz emitida por la fuente de láser, y se determina en unidades de longitud.
La magnitud de la luz emitida por las fuentes láser usadas por Macsa ID van des de los 10,6 µm (0,0106mm) de un CO2 standard, hasta los 355nm (0,000355mm) de un láser UV.
El tamaño de spot es directamente proporcional a la longitud de onda, por lo que si comparamos un láser CO2 y un fibra con el mismo tamaño de haz, distancia focal y M2, el tamaño de spot será aproximadamente 10 veces menor en el fibra que en el CO2.
La reacción del material
El hecho de que tengamos un determinado tamaño teórico de spot, eso no significa que ese sea el tamaño del punto que podemos llegar a marcar en un material, ya que hay otros factores que influyen en este proceso.
El láser CO2, el que se usa para el marcaje en corcho y en general para materiales orgánicos, genera contraste a través de una reacción térmica.
Esta reacción térmica, habitualmente afecta una zona mayor que el diámetro del láser, por lo que, alrededor de donde hemos marcado, se genera una zona de afectación térmica.
Además, la combustión del material, genera humo, y ese humo provoca que la zona afectada por el láser sea aún mayor, de forma que la zona que visualmente afecta un punto marcado con el láser (hablando en magnitudes microscópicas) habitualmente será mayor que el tamaño de spot de dicho láser.
Habitualmente, Cuanto mayor sea la energía necesaria para conseguir contraste en un material, más grande será la diferencia entre el tamaño teórico del spot del láser y el marcaje obtenido.
¿Cómo aplicar estos conocimientos para mejorar el resultado?
Es muy importante elegir la resolución en función del tipo de láser con el que estamos trabajando. Tanto si usamos una resolución excesiva, como muy baja, podemos tener problemas con el resultado.
Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3
Fig. 1. Si usamos una mejor resolución muy baja, el detalle del marcaje no será bueno.
Fig. 2 & 3. Si la solución es excesiva, perderemos los detalles por efecto de solape.
Debemos conocer cómo reacciona el material y adaptar el diseño que vamos a marcar en el tapón en función de esa reacción. No sirve de nada tener un diseño con detalles muy finos, si el láser no es capaz de reproducir esos detalles.
Tenemos que adaptar el diseño y la configuración del láser en función del tipo de marcaje que queremos realizar:
Si el diseño tiene detalles muy finos (figura 1), hay que intentar poner tanto la potencia como la resolución al máximo que acepte el material.
Si el diseño tiene mucho detalle en una zona en negativo (figura 2), debemos evitar usar excesiva potencia, ya que vamos a quemar los detalles.
Para marcajes fotográficos (figura 3), deberemos bajar la resolución y adaptar la potencia para no acabar quemando los medios tonos de la imagen.
Elegir un equipo láser para marcar tapones de corcho
De entrada, hay dos parámetros entre los que es necesario buscar un equilibrio:
- Tamaño de spot pequeño: Para conseguir la mejor definición posible.
- Velocidad de respuesta mecánica: Para que la calidad del marcaje sea óptima, la mecánica debe ser capaz de reaccionar lo más rápido posible, ya que tiene que seguir con la mayor precisión posible el diseño marcado adaptándose al desplazamiento del producto.
Para conseguir un tamaño de spot pequeño, necesitamos tener una distancia focal lo más corta posible, y que el diámetro del haz del láser sea lo mayor posible antes de entrar a la lente.
No podemos utilizar distancias focales muy cortas, ya que, si bajamos de 100mm, tendremos un área de trabajo muy pequeña, y, además, el hecho de trabajar tan cerca de un material como el corcho que genera residuo nos va a ensuciar mucho la lente, por lo que tendríamos que realizar mantenimiento muy a menudo.
Por ello, debemos aumentar al máximo el tamaño del haz del láser, pero para ello debemos aumentar el tamaño de los espejos, de forma que aumenta su masa y en consecuencia la inercia, por lo que la respuesta de los motores será más lenta, de modo que hay que buscar un equilibrio entre ambos.
Dentro de la gamma de productos de Macsa id, el nuevo SPA 2 con espejos de 10mm, y una velocidad de respuesta aproximada de 200µs, es el láser que mejor compromiso obtiene.
Velocidad de respuesta del láser
Además de tener una buena respuesta mecánica, necesitamos que la fuente de láser tenga también una respuesta a la misma altura. De poco sirve tener unos elementos mecánicos de primera calidad, si la fuente que se encarga de generar el láser no es capaz de estar a la altura.
Si la respuesta del láser no es adecuada, observaremos que los detalles más finos del diseño se pierden, ya que el láser no es capaz de encenderse y apagarse a la velocidad requerida.
Todos los equipos láser CO2 de Macsa de la gamma de marcaje están equipados con tubos láser SynradTM , un fabricante de primera calidad que nos garantiza estar a la altura del resto del equipo.
Software y unidad de control
Por último, aunque por importancia quizás tendríamos que colocarlo en primer lugar, tenemos el tema del software.
Si buscamos calidad y velocidad, todo lo visto hasta ahora no sirve de nada si no tenemos un software a la altura y una CPU capaz de procesar los datos a la velocidad necesaria.
El equipo tiene que ser capaz de controlar la rotación de los tapones a la mayor velocidad posible, adaptándose a los cambios que tenga el diseño, y manteniendo la calidad en todo momento.
Para asegurarse de que el software es capaz de optimizar el proceso al máximo, es importante realizar pruebas con diseños de todo tipo, mezclando zonas con gran carga de trabajo y zonas con una carga inferior. De esta forma veremos si es capaz de adaptarse a los cambios sin perder productividad, ni sacrificar calidad.
En Macsa id fuimos los pioneros en desarrollar la tecnología para marcar los productos en movimiento, y nuestro software acumula la experiencia de todos estos años, por lo que las herramientas que tiene para esta aplicación son las más avanzadas del mercado.
Para sacar el máximo partido, también disponemos de distintas posibilidades de integración para adaptarnos a los clientes y conseguir la máxima eficiencia en la trazabilidad de los productos.
Por lo que respecta al hardware de control, nuestros equipos SPA 2 tienen una CPU de doble núcleo que nos permite ofrecer la máxima potencia de procesado para tener la respuesta más rápida. Con esto, conseguimos la mejor calidad de grabado sin necesidad de sacrificar la productividad.
Estaremos encantados de encontrar la mejor a solución para sus necesidades.
