Hogyan gravírozzunk feliratokat?

A tömeggyártásban, alkatrészgyártásban és a szerszámgyártásban is gyakran előfordul, hogy a termékre olyan feliratot kell készíteni, mely tartósan kell megmaradjon. Ezek a feliratok lehetnek csak jelölést szolgáló, például sorszám, vagy akár valamilyen grafikus elem részei, például céglogó. Ezen feliratok elkészítésekor számos felhasználási, gyártási és tervezési szempontot kell figyelembe vennünk a felirat céljától függően, melynek során meg kell választanunk a megfelelő gyártási technológiát, ennek megfelelően el kell készítenünk a felirat tervét, melynek során kulcsfontosságú lehet a felirathoz használt betűkészlet is. Vizsgáljuk meg részletesen milyen szempontokat kell megválasztanunk mikor feliratot készítünk!

A feliratok készítése igen gyakran előforduló feladat az ipari gyakorlatban, mely első gondolatra elég egyszerűnek tűnik, valójában azonban előfordul, hogy kellemetlen perceket tud szerezni a tervezőknek és a gyártástervezőknek egyaránt. A különböző termékeken előforduló feliratok nagy részét képezik a különböző “additív” módszerekkel készülő feliratok, ilyen például a festés, matricázás. (Ezekről most nem beszélünk.) Az alkatrészgyártásban és szerszámgyártásban azonban legtöbbször a feliratok a termék anyagának eltávolításával készülnek. Ilyen lehet például egy alkatrészbe marással készült sorozatszám, vagy egy flakonfúvó szerszámba készülő felirat, mely az elkészült flakonokban fog funkciót betölteni. De ide kell sorolnunk akár a lézergravírozással készített sorszámokat is, melyekkel mondjuk egy tömegtermékben találkozunk termékszám megjelölésként. Ezek a feliratok különböző technológiával készülnek és különböző célokból kerülnek a termékekre/-be, ezért különböző módszerek szükségesek a tervezésük és gyártásuk során. Nézzük ezeket a szempontokat és a megvalósítandó feladatokat:

A felirat célja, feladata szerint

Csak jelölés – Ebben az esetben a felirat célja csak és kizárólag az, hogy valamilyen információt “jelenítsen meg” és a felirat alakjával, megjelenésével és kialakításával szemben az elsődleges szempont az olvashatóság. Tehát a felirat betűtípusa, mérete és arányai nincsenek annyira megkötve, mint például egy cégfeliratnál. Ezeknél a feliratoknál általában fontos szempont a felirat gyors és gazdaságos elkészíthetősége is, ezért legtöbbször lézergravírozással készülnek valamilyen egyszerű vonalas betűtípussal (lásd később).

Alakadás, forma követése – Ebben az esetben a felirathoz használt betűtípus (és annak aránya is akár) kötött. Ez legtöbbször akkor fordul elő amikor valamilyen cég logójához kapcsolódó feliratot kell készítenünk, ahol a felirat kinézete kötött. A másik gyakori eset, hogy a készítendő felirat nem közvetlenül a felhasználási tárgyba kerül, hanem annak alakadó szerszámába. Ekkor a felirat kialakításakor figyelembe kell venni a termék anyagát (pl. üveg, fém, műanyag) illetve annak színét is (átlátszó, mennyire sötét).

Az eltávolítandó anyag mennyisége szerint

Grav05Láthatóság elegendő Ez az eset szinte kizárólag jelöléskor fordul elő, hiszen ebben az esetben az eltávolított anyag mennyisége nem tölt be szerepet, a felirat elsődleges célja a láthatóság. Ilyenkor előtérbe kerül a felirat elkészítésének költsége és ideje is, ezért az eltávolított anyag mennyisége akár igen kevés is lehet. Gondoljunk itt egy marószerszám szárában elkészített termékszámra, ahol szinte elegendő, ha a felirat “fekete a fényes felületen”.

Az eltávolított térfogatnak szerepe van Az így kialakított feliratok készülhetnek jelölési vagy alakadási célokra is, de közös jellemzőjük, hogy az eltávolított térfogat szerepet játszik a felirat megjelenésében. Tipikus példa erre egy szerszámbetétben készített fészekszám jelölés, amikor a felirat a termékbe kerül, de “design” szerepet nem tölt be, hiszen funkciója csak az esetleges gyártószerszámmal kapcsolatos hibák felderítésekor van. De ugyanide sorolható egy alkatrészen készített felirat is, ahol a feliratot mechanikai behatási is érheti, ezért a “szimpla” jelölés nem elegendő.

A felirat elkészítésénél használt generáló módszer szerint

Profilozó vagy (közel) állandó keresztmetszetű – A feliratkészítés egyik legegyszerűbb módja, mikor valamilyen szerszámot egy (vagy néhány) vonal mentén vezetünk végig, ahol maga az alkalmazott szerszám geometriájától függő keresztmetszetű felirat keletkezik. Ennek tipikus esete, mikor valamilyen profilmarót egy betű középvonalán végigvezetve a maró profiljának megfelelő keresztmetszetű betű keletkezik a darabban. Azonban ne felejtsük el, hogy ide sorolható a lézerrel készített vonalas betű is, ahol néhány párhuzamos (ofszet) vonalon magát a lézersugarat mint megmunkálószerszámot vezetünk végig, miközben természetesen nem szabályos profilú betű képződik. Ezek a feliratok legtöbbször jelölés céljából készülnek, hiszen a generáló módszer limitációi miatt csak korlátozottan megvalósítható alakzatok készíthetőek (lásd betűtípusok).

Grav06

Változó területen belül eltávolított – A feliratkészítés másik jellemző módja, mikor a felirat betűinek körvonala által határolt területen belül a betű vastagságánál kisebb szerszámmal több lépésben távolítjuk el az anyagot. Mivel a szerszám (jellemzően gravírtű vagy akár lézersugár)  keresztmetszete jóval kisebb a betű vastagságánál, ezért tipikusan több pályán végighaladva, kisebb lépésekben kerül eltávolításra a betű területe és mélysége által meghatározott anyagtérfogat. A megmunkálási jellemzője miatt a betű itt már lehet akár változó vonalvastagságú is (lásd betűtípusok), de fontos figyelembe vennünk, hogy a betűben nem lehet az alkalmazott szerszám keresztmetszeténél kisebb, vékonyabb, hegyesebb terület.

Grav07

Fontos megjegyezni, hogy mindkét esetben a megmunkálási irányra merőleges síkban elhelyezkedő feliratok elkészítése általában nem ütközik különösebb nehézségekbe. Azonban ha a felirat a megmunkálás irányára meredek falon vagy változó normálisirányú felületen van, akkor legtöbbször többtengelyes megmunkálást kell(ene) alkalmaznunk marás esetén, azonban ekkor fennáll a veszélye az “alámetsződő” felirat készítésének. Ezt szinte csak a gravírozó marószerszámmal történő, 3D(5D)-ben leprogramozott betű-térfogat eltávolítással (nagyoláshoz hasonló szerszámpályák) lehet elkerülni, mely minden esetben a költségek jelentős emelkedését jelenti.

Az alkalmazott betűtípus szerint

Körvonalas betűtípus – Ez a fajta betűtípus amit szinte minden nap használunk a legkülönfélébb alkalmazásokban. Ebben az esetben a betűt alkotó vonalak körvonalát görbékkel írják le, megjelenítéskor a görbék által határolt terület van valamilyen színnel kitöltve. Ezzel a módszerrel hozhatóak létre a legkülönfélébb betűk, melyek vonalvastagsága akár változó is lehet, ezzel javítva a betű részletgazdagságát. Ezeknél a betűtípusoknál legtöbbször csak a “területen belüli anyageltávolítás” módszere működik, amennyiben szeretnék valósághűen elkészíteni a feliratot, ezért legtöbbször ezeket a betűtípusokat gravírtűvel marjuk. Általában ezeket a betűtípusokat nem lehet “profilozó” módszerrel elkészíteni, mert a változó vastagságú vonalakhoz nem készíthető (pontos) középgörbe.

Fontos megjegyezni: az “állandó vastagságú” fontok nem azonosak az egyvonalas fontokkal. Az előbbiek ugyanúgy a betű körvonalát tartalmazzák, de igaz rájuk, hogy a betű vonalainak vastagsága állandó, tehát található hozzájuk pontos középvonal. Az utóbbiak pedig a következő nagy típushoz tartoznak.

Fonts01

Betű területe kitöltve

Fonts02

Csak a görbék megjelenítve

Egyvonalas, középvonalas betűtípus – Ezzel a betűtípussal ritkábban találkozunk az alkalmazásokban, hiszen ekkor a betű középvonala, mint vázgörbe van eltárolva. Mivel a gyakorlatban használt fontoknál (pl. TrueType Font) a görbék zártak, ezért az egyvonalas betűtípusokat általában a vizuális megjelenítésre használhatatlan formában jelenítik meg az alkalmazások. (Hiszen ekkor kitöltésre nincsen szükségünk.) Ezek a betűtípusok ezért szinte csakis kizárólag a “profilozó marás” módszerénél alkalmazhatóak, hiszen akkor pont a betűk középvonalára van szükségünk. A CAD/CAM programunkba felhasználva van olyan eset mikor a középvonalak bezáró egyeneseit manuálisan ki kell törölnünk, hogy helyes legyen a betűk alakja (lásd a lenti képen).

Fonts04

Bezáró, nem szükséges egyenesek

Mivel az “egyvonalas” fontok (felhasználási jellegük miatt) ritkábban kellenek, ezért a legtöbb alkalmazásban kevés, vagy egyáltalán nem találhatóak meg. Készítettünk egy kis gyűjteményt néhány ilyen elérhető egyvonalas betűkészletből.

Letöltés: >> Egyvonalas betűkészlet gravírozáshoz <<

Figyelem: A betűkészletek között találhatóak olyanok, melyek ingyenesen csak személyes vagy nonprofit célokra használhatóak! Konkrét felhasználás előtt kérjük tájékozódjon!

A megmunkálás módja szerint

Marás – A marás a klasszikus módszer a feliratok elkészítéséhez. Nagyon jól használható a középvonalas betűtípusokkal, egyszerűen és gyorsan elkészíthető jelölő feliratok készíthetőek, de kevésbé hatékony a körvonalas betűtípusok gravírtűvel történő gravírozásakor. Ezért célszerű a konkrét felirat megmunkálási módjánál a következő szempontokat figyelembe venni:

Grav04

  • Ha a felirat legfőképpen vagy kizárólag csak jelölést szolgál, tehát az alkalmazott betűtípussal nincsen különösebb betartandó alaki követelmény, akkor valamilyen egyvonalas betűvel profilozó marással (a felirat méretétől és mélységétől függően) viszonylag költséghatékonyan elkészíthető a gravírozás marással.
  • Ha a felirattal szemben formai követelmények is vannak, például a felhasználó cég által meghatározott betűtípussal kell készüljön, akkor a megmunkálás megválasztásánál a marás általában nem gazdaságos módszer, hiszen ekkor egy nagyon hegyes, kis átmérőjű szerszámmal kell adott esetben kemény (akár edzett) anyagban elkészíteni a betűket. Ez általában a felirat “valóban funkcionális szükségességéhez” képest igen jelentős gépidőket kíván, mely probléma általában az “alakhű” megmunkáláshoz szükséges nagyon kis átmérőjű és hegyes szerszám nem optimális forgácsolási tulajdonságából ered.
  • A feliratok marásánál jóval gazdaságosabb lézergravírozás alkalmazásának egy tipikus példája mikor pusztán jelölés céljából (például sorszámozás) a szériaterméken “lézereznek” sorszámot vagy termékjelölést. Ebben az esetben érezhetően sokkal hatékonyabb módszer “lézersugárral” elkészíteni a jelölést.

Lézergravírozás – A lézersugarat, mint nagyon vékony és hatékonyan forgácsoló szerszámot, az “alakhűen” elkészítendő feliratok esetében a legtöbbször sokkal gazdaságosabb alkalmazni, mint a marást. A lézergravírozás gazdaságosságának talán egyetlen korlátja a gravírozandó betű mérete (az eltávolítandó anyagmennyiség), hiszen a lézersugár fókuszátmérője nem állítható olyan széles tartományban, mint a marószerszám átmérője. Ezért nagy általánosságban elmondható, hogy a lézergravírozás jó választás a következő esetekben:

  • A felirat alakhűsége fontos (a felirat meghatározott, általában valamilyen körvonalas betűtípus) illetve szükséges, hogy a betűk körvonalai “sarkosak” legyenek. Természetesen a valóságban “teljesen sarkos” betűk lézergravírozással sem készíthetőek, de jó közelítést ad, ha átlagos feliratméretet (3-10mm magasság) tekintve 0,1mm valóságos saroklekerekítéssel számolunk.
  • A felirat mérete – és ezzel az eltávolítandó anyagmenyiség – akkora, hogy elméletben egy 0,5mm átmérőjű marószerszámmal “ultragyors” előtolás mellet nekikezdenénk a megmunkálásnak. A valóságban ez azt jelenti, hogy 0,5 – 30 mm betűmagasság mellet, 10-20%-os betűmélység/betűmagasság arányt feltételezve szinte biztosan gazdaságosabb a lézergravírozás a felirat elkészítéséhez műanyagtól az edzett acélig az ipari gyakorlatban előforduló anyagoknál.
  • A felirat mérete olyan kicsi – 0,5-1mm magas betűk – ahol a marás a gravírtű méreteinek korlátja miatt nem jöhet szóba.
  • A feliratot kemény, akár edzett anyagban kell elkészíteni. Ebben az esetben marásnál a legnagyobb problémát az anyag keménysége jelenti, hiszen ha a felirat akár elegendően nagy ahhoz, hogy valamilyen “nagyobb” átmérőjű szerszámot alkalmazzunk, akkor sem tudjuk elkészíteni a feliratot. Ekkor szinte kizárólag a lézergravírozás az egyetlen hatékony megoldás a megmunkálásra.

Grav01 Grav03

A lézergravírozás technikai korlátai közül két (ritkán előforduló) szempontot kell figyelembe vennünk  a gyakorlatban:

  • Az elkészítendő felirat helyének valamilyen irányból ráláthatónak kell lennie. Ez a korlát gyakorlatilag a marásnál is fennáll, mely azt jelenti, hogy a feliratnak olyan helyen kell lennie, melyhez található olyan irány, mely irányból látható a felirat (egy ceruzával meg tudnánk rajzolni), hiszen a lézerfénynek oda kell tudnia “világítani”. (Marásnál ugye ez lehetne még akár kivétel is, ha “fogorvosi fúró” jellegű marást tudunk kivitelezni…)
  • A lézergravírozandó felirat nem lehet 4-5-ször mélyebb mint az alkalmazott betű vonalvastagsága. Ez azt jelenti, hogy pl. egy 1mm magas betűnél ha feltételezünk egy 0,1mm vonalvastagságot, akkor az 0,5mm-nél mélyebben állandó keresztmetszet mellet már nem készíthető el, mivel a lézersugár “ereje” a szűk helyen túlságosan lecsökken.

Grav02

Szikraforgácsolás – A szikraforgácsolás egy gyakran választott megoldás a formaadó szerszámokban található feliratok elkészítésére, hiszen akár edzett anyagba is készíthetünk, akár egészen “kis” méretű feliratokat és akár olyan területre is, ahol “hagyományos” marási technológiákkal nem (akár 5 tengellyel sem) férünk hozzá. Ebben az esetben is találkozhatunk azonban megfontolandó megmunkálási problémákkal, mely azonban már egy másik cikk keretein belül foglalkozunk.

Konklúzió, hasznos tanácsok

A feliratok készítésénél bár kézenfekvő egyszerű megoldásnak tűnik a marás alkalmazása, a gyakorlatban előforduló feliratok gravírozásánál szinte minden esetben érdemes megfontolnunk és egy gyors gazdasági számítást végeznünk a felirat lézergravírozással történő elkészítésére. A legtöbb esetben a gravírozás még akkor is gyorsabb és olcsóbb lesz, ha a szállítást is beleszámítjuk a lézergravírozó műhelybe. (A marógépen a gravírozásra fordított idő átlagosan annyi mint a lézergravírozás és a szállítás együtt.) Nem számolva az így felszabaduló marógép munkaidővel illetve a lézergravírozással készülő felirat jobb minőségével.

A technikai információkat az MP Lézertechnika Kft. szolgáltatta, ahol lézergravírozással készíttethetünk feliratokat 900x800m méretű szerszámlapokba, akár edzet anyagokba és akár hengeres betétek palástfelületére is. A feliratelektródák is készíthetőek réz vagy grafit anyagba is szikraforgácsoláshoz.

MP Lézertechnika Kft.
Cím: 2314 Halásztelek, Hrsz.:5008
Tel: 06-24-511-255
Web: www.lezertechnika.hu