Do znakowania drewna laserem najczęściej stosuje się lasery CO₂. Drewno jako materiał organiczny bardzo dobrze pochłania promieniowanie podczerwone emitowane przez laser CO₂. Ciepło lasera spala powierzchnię drewna, co powoduje jej ściemnienie (zwęglenie), a w niektórych przypadkach również odparowanie w głąb materiału.
Laser potrafi więc rysować na drewnie ciemne wzory w sposób podobny do wypalarek, ale z dużo większą precyzją, szybkością i możliwością automatyzacji procesu.
Podczas znakowania drewna laserem można uzyskać dwa główne efekty:
- Kontrastowe ciemne oznaczenie bez wyraźnego reliefu: Laser jedynie lekko przypala powierzchnię, zmieniając kolor drewna na ciemnobrązowy lub czarny, bez istotnego usuwania materiału. To rozwiązanie nadaje się do znakowania napisów, logotypów lub kodów, gdzie wystarczy kontrast kolorystyczny bez potrzeby zagłębień.
- Grawerowanie (usuwanie warstwy): Przy wolniejszym przesuwie lub przy wielokrotnych przejściach laser usuwa wierzchnią warstwę drewna i pozostawia wgłębienie. Przy odpowiednim ustawieniu parametrów można to zrobić bez przypaleń na krawędziach oznaczenia. Laser odparowuje materiał, a ewentualne zwęglenie można zminimalizować. Efektem jest jasny wygrawerowany motyw (kolor odsłoniętego drewna) kontrastujący z ciemniejszą powierzchnią wokół, albo wypalony na ciemno motyw w głębi wgłębienia (jeśli materiał jest spalany także na dnie graweru). Dzięki odpowiedniemu połączeniu parametrów można uzyskać nawet efekty 3D. Na wygląd końcowy wpływają także słoje i struktura drewna, ciemniejsze drewno wiosenne pali się inaczej niż gęstsze drewno letnie.
Odpowiedni typ lasera
Do znakowania drewna zdecydowanie najlepiej nadaje się laser CO₂. Długość fali 10,6 µm skutecznie nagrzewa wszystkie popularne rodzaje drewna (lite drewno, sklejka, MDF…). W praktyce do zastosowań przemysłowych stosuje się wydajne lasery CO₂ z głowicą galwanometryczną, które potrafią w ułamku sekundy oznaczyć np. całą pokrywę palety.
Z kolei laser fibrowy nie jest idealnym rozwiązaniem do drewna. Czyste drewno ma jasny kolor i słabo reaguje na długość fali 1,06 µm (większość energii przechodzi lub odbija się, podobnie jak w przypadku szkła).
Laser fibrowy byłby w stanie przypalić drewno, jeśli miałby wystarczającą moc i ostrość wiązki, ale proces ten byłby nieefektywny. Dlatego do znakowania drewna w produkcji stosuje się niemal wyłącznie systemy CO₂. Wyjątkiem jest drewniany element pokryty warstwą farby lub innej powłoki, albo jeśli drewno zostało zaimpregnowane ciemnymi pigmentami. Wówczas także laser fibrowy może zostawić ślad na drewnie.
Zalecane parametry
Drewno wymaga precyzyjnego dostosowania parametrów znakowania, ponieważ łatwo się przepala, a także istnieje ryzyko zapłonu pyłu lub oparów. Każdy rodzaj drewna reaguje inaczej, dlatego operator musi dostrajać moc i prędkość w zależności od konkretnego materiału. Laser CO₂ zazwyczaj pracuje w trybie impulsowym (jeśli umożliwia Q-switching, w przeciwnym razie w trybie ciągłym z ruchem wiązki). Moc zależy od pożądanego efektu: do powierzchniowego znakowania palet wystarczy np. 30–50 W, do cięcia sklejki o grubości 10 mm potrzeba >100 W.
Jeśli chodzi o prędkość: w przypadku głowicy galvo wiązka może poruszać się z prędkością kilku m/s, a drewno spala się tak szybko, że pozostawia ślad nawet przy szybkim przejściu. Wolniejszy przesuw powoduje głębsze wypalenie. Na przykład do uzyskania ciemnego oznaczenia bez głębokości najlepiej ustawić wysoką prędkość skanowania i średnią moc, aby jedynie przyciemnić powierzchnię. Do grawerowania wybiera się wolniejszy ruch lub wielokrotne skanowanie gęstą siatką.
Drewno podczas spalania wydziela dym, który może ponownie się skraplać na powierzchni i zabrudzać materiał. Dlatego czasami stosuje się nadmuch podczas grawerowania.
Zalety i wady
Wypalanie laserowe w drewnie jest bezpieczne dla materiału, nie grozi pęknięciem spowodowanym naciskiem. Laser umożliwia znakowanie bardzo drobnych detali, np. fotografii na sklejce. Wysoka moc lasera CO₂ pozwala łączyć znakowanie i cięcie, dzięki czemu jednym urządzeniem można wyciąć element i jednocześnie go oznaczyć. Laser jest zatem wysoko ceniony w przemyśle drzewnym, przede wszystkim za swoją wydajność.
Wadą jest to, że podczas spalania powstaje duża ilość dymu i pyłu. Konieczne jest skuteczne odciąganie, w przeciwnym razie urządzenie może się zabrudzić, a element zostać osmolony. Istnieje również ryzyko pożaru (laser może zapalić odlatujące węgielki), dlatego maszyny te muszą być nadzorowane.
Kolejną wadą jest kolor oznaczenia – zazwyczaj brązowoczarny, który na ciemnym drewnie może być słabo widoczny. Jasne drewno daje piękny kontrast, ale ciemne, np. orzech, już nie. W takim przypadku jedynym rozwiązaniem jest głęboka grawera i wypełnienie jej jasnym materiałem.