Boya Lazer Kazıma: Kaplamalı Yüzeylerde Yüksek Kontrastlı ve Temassız İşaretleme

Boya Lazer Kazıma Nedir?

Boya lazer kazıma (paint laser ablation), metal veya plastik bir yüzey üzerindeki boya/kaplama tabakasının lazer enerjisi ile seçici olarak kaldırılması işlemidir. Amaç, alttaki altlığın (substrate) rengini ve yansıtıcılığını kullanarak yüksek kontrastlı yazı, logo, barkod, DataMatrix ya da grafik elde etmektir. Kimyasal ve mekanik aşındırmaya ihtiyaç duymadan, temassız ve tekrarlanabilir bir süreçtir.

Hangi Lazerler Kullanılır?

• Fiber lazer (1064 nm/MOPA): Boya üzerindeki ince ablasyon işlemlerinde hızlıdır; metal altlıkta keskin kontrast verir. MOPA darbe genişliği ayarıyla ısıdan etkilenen bölge (HAZ) kontrol edilir.
• CO₂ lazer (10.6 μm): Organik boyalar ve plastik kaplamalarda etkilidir; geniş alanlı yüzey efektleri ve dekoratif uygulamalar için idealdir.
• UV lazer (355 nm): Düşük ısıl etkiyle mikro detay; ısıya hassas kaplamalarda kenar kararması ve çapak riskini minimize eder.

Boya Lazer Kazımanın Avantajları

• Kimyasal kullanımı yok: Solvent, asit, maskeleme veya zımpara gerektirmez; çevre ve iş güvenliği açısından üstündür.
• Yüksek kontrast: Üst kaplama kaldırıldığında alt malzeme görünür; siyah-beyaz benzeri net görsel fark yaratır.
• Hız ve otomasyon: Galvo tarama ile saniyede binlerce mm hız; hat tipi (lazer markalama sistemleri) üretime kolay entegrasyon.
• Esneklik: CAD verilerinden anında logo, seri, QR/DM kod üretilir; değişken veri markalama desteklenir.
• Düşük toplam maliyet: Sarf yok; kalıp/mürekkep maliyetleri ve set-up süreleri ortadan kalkar.

Uygulama Alanları

• Otomotiv: Boyanmış metal konsol parçaları, buton ikonları, şasi etiketleri, kapı içi trimlerde kalıcı işaretleme.
• Elektronik: Boya kaplı alüminyum gövdeler, notebook ve telefon kasalarında logo/seri numarası.
• Makine imalatı: Toz boyalı metal levhalarda panel yazıları, uyarı işaretleri ve CE/UID kodları.
• Reklam–dekorasyon: İç/dış mekân tabelaları, arma ve dekoratif desenler.
• Medikal: Boyalı cerrahi el aletleri ve ekipman etiketlemeleri (biyouyumlu altlıkta kontrast).

Kaplama Türüne Göre Yaklaşım

• Toz boya (polyester/epoksi-hibrit): Kalın film; tek geçiş yerine çoklu sığ geçişlerle (multi-pass) kenar karbonizasyonu azaltılır.
• Isıl boya/akrilik: İnce film; fiber veya UV ile net kontur; yüksek hızlar mümkün.
• Epoksi kaplama: Sert ve dirençli; UV veya MOPA ile düşük darbe enerjisi ve sık frekans tercih edilir (bkz. “Epoksi Lazer Kazıma”).
• Anodik kaplama üstü boya: Önce boya, sonra gerekirse anodize yüzeyde hafif ablasyon; parlak altlık kontrastı kuvvetlendirir.

Prosesin Adımları (Adım Adım)

1. Numune ve yüzey analizi: Boya kalınlığı (μm), pigment tipi, altlığın ısı iletkenliği belirlenir.
2. Lazer seçimi: İnce organik filmler için CO₂/UV; metal altlıkta kontrast için fiber/UV.
3. Parametre penceresi: Güç, hız, frekans, darbe genişliği (MOPA), tarama aralığı, geçiş sayısı optimize edilir.
4. Odak ve optik: Doğru F-Theta lens (110×110/200×200/300×300 mm) ve nokta çapı; kenar keskinliği için kritik.
5. Tarama stratejisi: Eğik tarama (hatching), çoklu yönde çapraz tarama ve ramp up/down giriş-çıkışları.
6. Egzoz ve filtrasyon: Duman/partikül için HEPA + aktif karbon; iş sağlığı ve optik ömrü için gereklidir.
7. Doğrulama: Vizyon ile kontur, doluluk ve kod okunabilirliği (ISO/ANSI sınıfı) kontrol edilir.
8. Standartlaştırma: SOP hazırlanır; ERP/MES ile reçete ve lot–seri bağlanır.

Teknik Parametre Rehberi (Örnek Aralıklar)

• Fiber (20–50 W): 200–1200 mm/s; 20–200 kHz; MOPA darbe 4–200 ns. Çok katmanlı boyada multi-pass.
• CO₂ (30–60 W): 400–2000 mm/s; sürekli dalga veya yüksek frekanslı modülasyon; geniş alanlarda verimli.
• UV (3–10 W): 50–400 mm/s; 20–100 kHz; mikro detay ve düşük HAZ gereken yüzeylerde tercih.

Not: Değerler kaplama kalınlığı, pigment, altlık ve optik konfigürasyona göre değişir; mutlaka numune üzerinde DOE yapılmalıdır.

Kalite Kriterleri ve Metrologi

• Kenar keskinliği (edge acuity): Mikroskop altında halo ve çapak kontrolü.
• Kontrast (L*/a*/b*):
• HAZ genişliği: UV/MOPA ile minimum; CO₂’de hava/sogutma ile düşürülür.
• Kod kalitesi: ISO/IEC 15415 (2D), 15416 (1D) derecelendirme; A/B sınıf hedef.

Tasarım ve Üretilebilirlik İpuçları (DFM)

• Şablonlar: İnce metinlerde minimum stroke 0.15–0.2 mm; küçük QR/DM modül boyutu ≥ 0.25 mm önerilir.
• Negatif/pozitif tasarım: Koyu boya–açık altlıkta negatif (boyayı kaldır), açık boya–koyu altlıkta pozitif (çevresel ablasyon) daha okunur.
• Yuvarlatılmış köşeler: Termal gerilim piki azaltır, kenar kararması düşer.
• Çok katmanlı desen: Gölgeleme (halftone) ile gradient efektleri ve premium görünüm üretilebilir.

Hat Tipi Entegrasyon

Hat tipi lazer markalama sistemleri ile konveyörde encoder senkronizasyonu, kamera doğrulama ve reject istasyonu eklenerek %100 çevrimiçi kalite sağlanır. ERP/MES bağlantısı ile sipariş–lot verileri otomatik çekilir; kombine kesim–markalama istasyonları tek bağlamada çevrimi kısaltır.

Bakım ve İş Güvenliği

• Optik temizlik: Koruyucu cam/lens periyodik temizliği; kirli optik kontrastı düşürür.
• Egzoz bakımı: Filtre doygunluğu izlenmeli; duman geri sirkülasyonu optiğe zarar verir.
• Göz koruması ve muhafaza: Dalga boyuna uygun sınıf gözlük; ışın yolunun muhafazası ve interlocklar devrede olmalı.

Sık Sorulan Sorular

Boya altındaki yüzey zarar görür mü?

Parametre doğruysa sadece boya tabakası kaldırılır. UV/MOPA ile darbe başına enerji düşürülerek altlığa ısıl etkisiz yaklaşım mümkündür.

Boyanın türünü bilmeden işlem yapılabilir mi?

Önerilmez. Numune üzerinde küçük bir DOE ile eşik enerji, çoklu geçiş sayısı ve hız/güç dengesi çıkarılmalıdır.

Çok geniş alanlarda lazer kazıma hızlı olur mu?

Galvo + geniş F-Theta ile hız artar; ancak enerji yoğunluğu düşer. Geniş alanlar için tarama katmanlama ve segmentasyon önerilir.

Renkli katmanlarda çok renkli efekt yapılabilir mi?

Evet. Farklı derinliklerde seçici ablasyonla alttaki katman renkleri ortaya çıkarılarak çok tonlu grafik üretilebilir.

Makine Seçim Kriterleri (Kontrol Listesi)

• Kaplama kalınlığı ve pigment: İnce film → UV/CO₂; kalın film → fiber/CO₂ + multi-pass.
• Altlık malzeme: Metal altlıkta fiber/UV, plastik altlıkta CO₂/UV daha kontrollüdür.
• Alan ve çözünürlük: 110×110 mm alan max detay; 200/300 mm alan hız/kaplama için.
• Otomasyon: PLC/robot entegrasyonu, vizyon, encoder; makine ve sistem uyumu.
• Filtrasyon ve iş sağlığı: HEPA + aktif karbon; kabin içi negatif basınç.