雕刻組合方案 (Engraving Portfolios)- 根據市場領域訂製速度、品質和生產力需求

下圖顯示了單一雕刻組合方案中,從 25~1200 lpi 的各種 EasyCell 雕刻效果。包含 250 lpi、400 lpi、500 lpi 局部放大圖。

用於製造陶瓷網目輪和塗布輥的 EasyCell 技術打破了傳統鐳射雕刻技術的常規模式。傳統上,使用圓形鐳射束來製作四棱錐形(quad)和六角形(hexagon)網穴是非常複雜的,而該技術通過在雕刻時對每個網穴進行動態整形,避開了這一複雜性。
機器操作員需要多年經驗並精通聯鎖參數才能雕刻出可靠品質的時代已經一去不復返了。相反地,我們正見證著向簡單化、自動化和可重複性的巨大轉變,這正在改變雕刻商和製造商的遊戲規則。
形狀與容積 (SHAPES & VOLUMES)
很抱歉讓您回想起學生時代,但我們大多數人都不得不學習過某些幾何形狀的體積計算。我想提到的一種形狀是立方體。例如,一個高(H)、寬(W)和深(D)均為 1 米的箱子,其體積為 1 立方米。我喜歡將這視為參考體積,或最大理論容積 (Maximum Theoretical Volume,簡稱 MTV)。
立方體具有 100 % 的 MTV。金字塔形(四棱錐)大約有 33 % 的 MTV,而圓錐形大約有 26 %。我想說明的一點是,網穴的形狀至關重要。特別是,網穴底部越平坦,其容積就越大。

不同網穴形狀的最大理論容積對比示意圖
立方體:100 % MTV 、 四棱錐:33 % MTV 、 圓錐:26% MTV
另一種思考方式是瞭解所有形狀在具有相同容積時所需的深度。以立方體為基準,深度為 100 %,則四棱錐必須深三倍,而圓錐必須深大約四倍。不要誤會我的意思,這並不是說雕刻立方體網穴是切合實際的。我的意思是,網穴底部越平,其容積就越接近 MTV。這也意味著在相同容積下,網穴的深度更淺。較淺的深度也有助於網穴更易於釋放液體(油墨/塗料)。我認為,這是一個良性循環。

1000 lpi 和 1200 lpi 的網穴雕刻微觀效果圖
傳統鐳射雕刻陶瓷網穴的六角形和菱形是通過陶瓷的熔化和凝固形成的。然而,陶瓷輥上的孔本身是鐳射束的形狀...... 圓形的!請看以下範例:

四幅對比圖
1. EasyCell 方法 45 度 四棱網穴雕刻 - 100 lpi
2. 傳統方法 45 度 四棱網穴雕刻 - 100 lpi
3. EasyCell 方法 60 度 六角網穴雕刻 - 100 lpi
4. 傳統方法 60 度 六角網穴雕刻 - 100 lpi
相比之下,新方法直接在陶瓷輥上塑造網穴的形狀。因此,四棱網穴形成菱形孔,六角網穴形成六角形孔。這也是為什麼現代雕刻具有如此高的容積深度比(volume-to-depth ratios)的部分原因。
高容積深度比的最大優勢在於,在給定容積下,網穴越淺就越容易釋放(傳墨)。在 EasyCell 雕刻的情況下,更多的容積存在於網穴的主體陶瓷中,因此較少的容積存在於重熔陶瓷(recast ceramic)中。由於這種現象,與傳統雕刻相比,雕刻網目輪在長期使用中損失的容積可能會更少。從簡單的角度來看,與尖銳的圓錐形網穴相比,平底網穴更容易清洗,且不易發生堵網(plug)。
網穴的哪個部分容積最大?原本這聽起來是一個非常奇怪的問題。然而,如果網穴像試管一樣,從上到下深處都具有相同的橫截面,那麼答案必然是網穴的頂部必須比底部具有更多可釋放的容積。如果液體無法從網穴底部釋放,那麼網穴底部的容積就被浪費了。在機械雕刻的四棱錐或四棱網穴中,網穴頂部的有效容積比底部多得多。傳統的激光雕刻網穴也是如此,越接近網穴頂部,有效容積就越大。因此,理想的網穴形狀再次被證明是淺且平底的。
本質上來說,EasyCell 是一套技術組合拳,其設計目的只有一個:使高品質的網穴雕刻變得盡可能簡單。以往,高水準的機器操作員需要調節多束鐳射,以針對特定的雕刻形成最佳的網穴形狀。這是一項非常需要技巧的操作,要調整鐳射束在 X 和 Y 方向上的位置,並調整鐳射焦距(實際上是鐳射束的 Z 軸位置)。此外,還必須調整鐳射功率、脈衝寬度和脈衝能量。
現在,操作員無需微觀管理每個變數,而是可以基於單一的雕刻組合方案 (engraving portfolio) 進行工作,該方案支援從 25~1200 lpi 的極寬網線範圍。這種革命性的技術意味著,雕刻機現在可以雕刻出與特定應用(例如窄幅標籤、瓦楞紙等)相關的雕刻組合方案。
雕刻組合方案是在全新或現有的雕刻機和雷射器上生產的一套雕刻參數集,其品質和生產率經過優化,可提供具有商業可行性的產品。使用單一的機器配置,通過減少需要調整的參數數量,簡化了機器操作。雕刻組合方案記錄了在特定雕刻機上生產一系列雕刻所需的訣竅(know-how)。雕刻組合方案滿足了針對特定市場領域訂製的速度、品質和生產力需求。
雕刻組合方案可作為機器性能的基準。因此,當機器升級或新機安裝時,就會進行雕刻組合方案測試。隨後可以運行常規的質量保證(QA)組合方案測試,以檢查雕刻機是否保持其性能。
平緩的學習曲線降低了培訓要求,使新操作員也能提供專家級的雕刻結果。這反過來縮短了上崗時間,降低了人工成本,並使生產運營免受熟練工短缺波動的影響。設備維護也從應對式轉變為主動式,QA 流程也從依賴操作員轉變為系統驅動。
這反過來意味著更高的產量、更少的錯誤和更一致的產品,所有這些都深深地影響著最終的利潤。
※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2025 年 9 月刊
由「信華柔印科技 *嘉升印刷科技有限公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用
※ 作者:Brendan Pollard
Applied Laser Engineering Ltd. (ALE) 總經理。在過去的 35 年一直致力於鐳射雕刻功能性表面形貌的研究。他創立 ALE 之前曾擔任Zed Instruments 的工程總監,並在 17 年任期內確立了鐳射雕刻作為一種可行生產工藝的地位

※ 譯者:信華柔印科技 *嘉升印刷科技有限公司 董事長 / 林嘉彥




