Лазерная резка и гравировка картона и бумаги

• Виды картона
• Методы лазерной обработки картона
•    Лазерная резка картона
•    Лазерная гравировка картона
• Для каких целей подходит лазерная резка?
• Преимущества лазерной резки картона
• Критерии выбора лазерного станка для резки картона 
• Картонная упаковка на лазерном станке 

Картон - это материал изготовленный из бумаги, обладающий высокой структурной прочностью по отношению к своему весу и встречающийся в нескольких вариантах толщины и оттенков. Легкий материал картон отлично подходит для изоляции и защиты от ударов, поэтому он широко используется для упаковки всех видов продукции. Он также используется для хранения, моделирования и многого другого. Как материал, пригодный для вторичной переработки, его часто предпочитают, когда приходится выбирать между пластиком и картоном.

Резка бумаги и картона лазером - это процесс обработки, часто используемый для креативного дизайна в декоративно-прикладном искусстве, для школьных принадлежностей и для отделки бумаги, а также в рекламной индустрии и упаковочной промышленности с помощью лазерных станков. Это связано с тем, что индивидуальный и детальный дизайн требует высокой степени гибкости в процессе производства.

Благодаря системе ЧПУ лазерный станок может воплощать любые формы обработки — фигурную резку, сложные выкройки, изготавливать лекала и разверстки для изготовления упаковки «в пару сгибов».

Виды картона

Обычный картон

Самый распространенный картон, толщиной 1,5 мм, бывает кремового оттенка и более светлого выбеленного цвета, в основном используется в области архитектурного моделирования, трафаретов, прототипов и т.д.

Серый картон (прессованный) 

Картон средней прочности, однородной плотности и различной толщины. В основном используется в полиграфии, упаковке, дисплеях.

Гофрированный картон 

От одной небольшой волны до трехслойных волн или комбинации волн разного размера имеет высокое соотношение прочности и веса. Используется для выставочных стендов, упаковки, оформления витрин, дизайна интерьеров и выставочных павильонов.

Дуплекс-картон

Двухслойный картон различной толщины, в основном используется для упаковок.

Рис. 1. Лазерная резка трехмерной картонной модели из склеенных слоев

Методы лазерной обработки картона

Лазерная резка картона

Лазерная резка заключается в разрезании материала с помощью мощного и точного лазера, сконцентрированного на определенной площади. Лазер может резать картон толщиной до 15 мм. Существует несколько источников энергии для лазеров. Они могут быть непрерывными или импульсными. Пропил, оставляемый лазером при резке картона получается небольшим. Вырезанные детали не сильно деформируются, так как зона термического влияния очень мала (около 0,5 мм).

Лазерная гравировка картона

Лазерная гравировка - это метод обработки, основанный на использовании лазерного луча, который изменяет поверхность материала. Этот процесс позволяет создавать на объекте различные изображения и надписи. Лазерный гравер излучает высокую температуру, чтобы изменить поверхность материала, создавая полости, из которых будет состоять конечное изображение. Это быстрый метод, так как материал испаряется с каждым импульсом лазера. 

Рис. 2. Лазерная гравировка картона 

Благодаря цифровым лазерным технологиям производства можно не только изменить дизайн печати, но и скорректировать форму резки любым выбранным способом. В отличие от традиционных процессов штамповки, для которых сначала необходимо изготовить режущие инструменты и которые потом нельзя изменить, при цифровой лазерной резке корректировки могут быть внесены в любое время до начала производства. При лазерной резке необходимо изменять только цифровые данные чертежа.

Рис. 3. Лазерная резка и сборка трехслойного картона в трехмерные объекты

Для каких целей подходит лазерная резка?

Важной областью применения картона и бумаги являются рекламная и упаковочная отрасли, а также декоративно-прикладное искусство. Создание узоров, моделирование, индивидуальная или персонализированная продукция и дизайнерские изделия приобретают все большее значение и требуют максимальной гибкости в производстве. Картон и бумага также используются в технических целях (например, бумага для изоляции). Обычные материалы на основе бумаги образуются путем прессования или склеивания и изготавливаются из древесной массы и макулатуры. Они состоят из органических волокон и могут быть ламинированы, напечатаны или покрыты. Лазерные технологии применяются во многих производственных отраслях: 

• Для изготовления различных торговых упаковок;
• Для создания эксклюзивной подарочной упаковки;
• Для дизайна с большим количеством отверстий или сложных контуров, для которых невозможно производство на аналоговых вырубных машинах;
• Для упаковки с надежной и чистой перфорацией;
• Для создания индивидуальной упаковки, на которую можно нанести имя или логотип с помощью лазерной гравировки;
• В качестве уникального идентификатора упаковки для защиты от подделок.

Благодаря своей особой лазерной технологии оборудование режет и гравирует с абсолютной точностью. Весь рабочий процесс от проектирования до производства является цифровым. Режущие штампы, которые используются в ротационной и плоской перфорации, не требуются.

Рис. 4. Процесс лазерной резки картона 

Преимущества лазерной резки картона

• Режущие кромки получаются без деформаций, возникающих, например, при штамповке;
• Отсутствие износа инструмента - отсутствие потери качества с течением времени;
• Резка очень тонких контуров и практически без радиуса внутренних кромок;
• Свободно выбираемые профили контуров: особенно подходит для индивидуального изготовления картонной продукции;
• Лазерное оборудование очень просто в обслуживании и не оставляет в процессе работы твердых отходов;
• Возможность точного изготовления образцов или серийного производства непосредственно из систем проектирования или CAD;
• Высокая экономическая эффективность при лазерной резке;
• Зажимы или любые другие формы крепления не нужны. Это экономит время и деньги при подготовке материала.
•  На картонные заготовки не действуют силы резания. Поэтому заготовку не требуется крепить, нет риска разрыва картонных листов при раскрое и резке;
• Для бесконтактной резки картона и бумаги требуется небольшая мощность лазера.

Критерии выбора лазерного станка для резки картона 

Необходимо учитывать характеристики выбранного оборудования, чтобы выполнить поставленные перед ним технологические задачи. 

Тип заготовки

В процессе обработки картона базовыми параметрами будут являться тип заготовки (ее плотность), а также геометрические размеры (площадь и толщина листов).

Рабочее поле

Лазерный аппарат с ЧПУ должен иметь рабочую зону, которая будет равна по площади или превышать самые большие изделия из номенклатуры обрабатываемых на предприятии.

Мощность

Максимально возможная толщина обрабатываемых заготовок будет указывать на то, какой базовой мощности лазерную трубку необходимо выбрать для станка. Чем мощнее лазерная трубка, тем с более плотными заготовками может работать лазерный станок.Однако для тонких заготовок большая мощность не будет "лишней", так как более мощная трубка позволит повысить производительность и скорость работы. Установка мощной лазерной трубки делает обязательным условием приобретение охлаждающего чиллера.

Охлаждение 

Загруженность производства, то есть количество часов работы станка в день и дней в неделю. Если рабочий режим обработки является форсированным, то, скорее всего, придется модернизировать и дооснащать базовое оборудование и устанавливать специализированный охладитель-чиллер. В ином случае при стандартной охлаждающей системе оборудование будет перегреваться. Перегревание оборудования из-за интенсивной обработки приведет к вынужденной необходимости прерывания процесса и длительному ожиданию остывания лазерного станка.

Производитель 

Самый важный критерий при выборе это надежный производитель, наличие развитой сервисной системы,  доступных запасных частей и расходных материалов.

Картонная упаковка на лазерном станке

Самодельная картонная коробка - это самая простая коробка, которая может изготавливаться с использованием лазерного станка. Производство коробок с помощью лазера осуществляется маленькими тиражами. Это связано с тем, что когда необходимо несколько картонных упаковок, полиграфический метод невыгоден и неэффективен. Для картонных упаковок чаще всего используется - микрогофрокартон. Данный материал в меру жесткий и позволяет без особых усилий вырезать его лазером, и быстро собрать в готовое изделие. Лазерная резка картона - это быстрый и точный способ изготовления картонной упаковки.

Чтобы сделать самостоятельно картонные коробки с помощью лазерной резки, вам понадобятся:

• Лазерный резак CO2 с мощностью от 100 Вт;
• Картон;
• Нож;
• Большой скотч;
• Компьютер с программой для создания файла (например Python, Lightburn).

Параметры для резки:

• Мощность лазера: (0 - 100%);
• Скорость резки: ШИМ (широтно-импульсная модуляция), используется для создания линий сгиба.

Файл выглядит как xml-файл. Это язык разметки, который определяет набор правил для кодирования документов в нужном формате. Сохранив его в специальной папке, открыть с помощью программы Lightburn, выбирать форму коробки и вырезать  лазерным резаком.

Рис. 5. Генерирование геометрии коробки

Параметры описаны для мощности 100-ваттного CO2-лазера. Если мощность вашего лазера меньше, возможно придется внести соответствующие изменения. Например, если вы используете лазер мощностью 80 Вт, вам придется разделить мощность на 0,8.

Установите расстояние между лазерной головкой и картоном. Чтобы быть уверенным, что картон прорежется, даже если он толстый, можно уменьшить это расстояние на 1-2 мм: это означает, что лазер фокусируется внутри толщины картона или даже на нижней стороне.

При выполнении резки не забудьте закрыть крышку, потому что лазер генерирует много дыма в процессе. Вначале на картоне гравируются размеры коробки: это полезно, если вы вырезаете несколько коробок подряд. Затем вырезаются внешние детали, и, наконец, линии складывания.

Рис. 6. Лазерная резка коробки

Если картон слишком толстый, возможно использовать нож для доработки: просто прорежьте линии, уже начатые лазерным резаком, и все готово.

Чтобы сложить коробку по линиям сгиба, положите шаблон с линией сгиба вдоль края стола и сложите его. Это позволит избежать повреждения линии сгиба. После заполнения, когда вы закроете коробку, используйте скотч для укрепления углов.