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　　20世纪60年代，科学家发现了激光的存在，激光加工技术迅速得到广泛的应用，推动工业升级。根据激光束与材料相互作用的机理，激光加工可分为激光热加工和光化学反应加工两种形式。激光热加工是利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔、激光雕刻模切和微加工等;光化学反应加工是指激光束照射到物体上，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程，包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀、激光照排等。由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性特性，因此激光加工具有一些其他加工方法所不具备的特性。由于激光是无接触加工，对工件无直接冲击，因此没有机械变形;激光加工过程中没有刀具，也就没有刀具磨损产生的误差，也没有切削力作用于工件，因此工件几乎没有变形;激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。激光束易于导向、聚焦、方向变换，容易与数控系统相配合对复杂工件进行加工，因此成为一种极为灵活的加工方式，生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好，因此应用的领域不断扩大。激光加工制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、激光技术在印刷工业的应用韩晓良冶金、机械制造、印刷等国民经济重要领域，对提高产品质量、提高劳动生产率、提升自动化水平、保护环境、减少材料消耗等起着愈来愈重要的作用。尤其对印刷包装领域的数字化、智能化和制版革命带来深远的影响。

　　一、激光照排 20世纪80年代初，我国激光照排技术创新成功，印刷业淘汰了铅字印刷，开启第二次印刷革命。激光照排机工作原理是将电脑里制作的图像和文字信息由电信号转变成光信号，激光束在银盐胶片上扫描并曝光，使胶片生成潜影，经胶片显影、定影、水洗、烘干等工序，完成激光照排的全过程。根据用户的需要，激光照排机安装了不同的工作软件，可以自动将输入的彩色图文分别按印刷的要求扫描出四张带小网点的胶片，又称加网、分色，以满足用户在分别使用品红、青、黄、黑四种油墨叠加印刷出彩色效果的需要。利用计算机控制激光设备进行照相排字的技术是电子照排技术中的一种。激光照排设备是复杂精密的高级输出设备。通过激光照排，可以得到高质量的书报杂志等印刷品，是计算机辅助出版中的关键输出设备。

　　二、激光打印 激光打印机是将激光扫描技术和电子照相技术相结合的打印输出设备。其基本工作原理是由计算机传来的二进制数据信息，通过视频控制器转换成视频信号，再由视频接口或控制系统把视频信号转换为激光驱动信号，然后激光扫描系统产生载有字符信息的激光束，最后电子照相系统使激光束成像并转印到纸上。激光打印机有打印速度快、成像质量高等优点，但使用成本相对高一些。激光打印机由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成。激光打印机机型不同，打印功能也有所区别，但工作原理基本相同，都要经过充电、曝光、显影、转印、消电、清洁、定影七道工序，其中有五道工序是围绕感光鼓进行。把要打印的文本或图像输入到计算机中，通过计算机软件对其进行预处理。然后由打印机驱动程序转换成打印机可以识别的打印命令，再送到高频驱动电路，以控制激光发射器的开与关，形成点阵激光束，经扫描转镜对电子显像系统中的感光鼓进行轴向扫描曝光，纵向扫描由感光鼓的自身旋转实现。

　　三、激光制版 计算机直接制版机与激光照排机结构原理相仿，制版设备均采用计算机直接控制，用激光扫描成像，再经过显影、定影生成直接可上机印刷的印版。计算机直接制版是采用数字化工作流程，直接将文字、图像转变为成数字形式，再直接生成印版，省去胶片这一中间环节，以及人工拼版、晒版工序。C T P版材有多种类型，按制版成像原理分为感光体系C T P版材、感热体系C T P版材、紫激光体系C T P版材和其他体系C T P版材四种主要类型。其中感光体系C T P版材包括银盐扩散型版材、高感度树脂版材和银盐/P S版复合型版材;感热体系C T P版材包括热交联型版材、热烧蚀版材和热转移版材等。现在，胶印制版已经完成技术升级，激光制版完全代替了照相制版。凹版印刷是一种较原始的印刷方式，至今这种印刷方式仍然很普遍，主要应用领域包括大批量的有价证券(纸币、邮票等)、塑料、瓦楞纸包装印刷。这种印刷方式的印刷滚筒制作，以往采用照相腐蚀的传统方法，生产效率很低，现已被淘汰。1962年德国海尔公司发明机械电磁式的凹版电子雕刻机，制版效率大幅提高，几乎同期激光技术开始出现，凹版的图文用激光直接雕刻在滚筒表面，实现了技术的快速提升。随着激光雕刻技术的不断进步，现在凹版通常可雕刻四种类型的网穴，即面积可变的网穴、深度可变的网穴、面积及深度同时可变的网穴和调频的网穴。

　　四、激光雕刻网纹辊 柔性版印刷工艺有三个特点，一是采用感光树脂版，可以经过照相制版或现代的计算机直接制版;二是采用网纹辊，实现简化输墨机构和定量输墨的方式;三是油墨为水性油墨，这种印刷方式可以实现环保无污染印刷。网纹辊表面的网穴成型方法有三种。一种是滚压法，加工网穴与普通滚花类似，即在滚花刀表面切削出正反螺旋线花纹，形成与所要求的网纹辊的网穴对应的凸起网点，然后在车床上使滚花刀与网纹辊表面合压、对滚，即可冷轧出要求的网穴。第二种是电子雕刻法，与凹印滚筒的电子雕刻方法原理相类似。这两种加工方法，所采用的钢质辊体表面镀铜，无论是滚压还是电子雕刻都在铜层上进行。加工完成后，还要在网纹辊表面电镀或喷涂一层铬或陶瓷，提高网纹辊的耐磨性，镀层厚度一般为0.012 7 ～0.017 78 m m，喷涂陶瓷的厚度为0.025 4～0.930 48 m m，这两种方法形成的网纹辊分别被称为金属镀铬网纹辊或喷涂陶瓷网纹辊。第三种是陶瓷网纹辊的激光雕刻法。目前国内已有多家企业可以完成陶瓷网纹辊的激光雕刻，然而陶瓷网纹辊的激光雕刻设备仍依赖进口。上海激光集团引进了世界先进的陶瓷网纹辊雕刻系统，是国内第一家具备这种加工能力的企业。

　　五、激光切割 激光切割在纸制品加工行业中具有很多优势。激光切割可以按照任何编制好的程序加工出所需要的形状;而且激光可以在任何方向上完成裁切，不需要任何工具的帮助，为加工有竞争力的个性化包装或商标提供了可能。首先，激光切割机进行纸制品加工可以补偿印刷和印后加工过程中存在的不准确，如果材料发生伸缩变形，激光可以根据这些变形进行调整，而不需要制作传统的模板。更重要的是，激光切割技术在生产效率方面也同样受人青睐，在最后一分钟还可以对设计方案进行修改，而不会影响整个生产过程。简单和复杂的形状都花同样的费用，在同样的时间内完成。激光切割机的无压力裁切过程通常不会损坏材料，而且在对不干胶商标进行测试时，发现通过激光轻压裁切的商标比旋转铸模制造的商标具有更好的剥离性。另外，激光切割可以更快地根据客户需求做出反应，省去了所有工具的应用，包括旋转铸模、冲孔和模具等工具。在d r u p a 2012上，以色列海科公司(H i g h c o n)推出全球第一台数字激光切割压痕机，现在已经升级到第三代产品。第三代E U C L I DⅢ数字切割压痕机加工速度1 500张/h，加工幅面 760 m m×1 060 m m，加工介质可以是标签纸、卡纸、薄型瓦楞纸板(1.2 m m)，该设备还可以选配海科集成数字清废单元、可变数据切割单元、软件包和3D建模宝等。

　　六、激光打标 激光打标机发射高能激光束，在各种不同材料的工件表面，通过对被加工工件发生熔化、汽化、加热变色等物理和化学反应，从而在工件表面留下永久性的标记。与腐蚀、机械冲压、机械雕刻等传统加工方式相比，激光打标有许多优越性，主要表现在以下方面：一是应用范围广，几乎可以在所有的材料表层打上永久性的标记，如各种金属、硬质或软质塑料、硬质合金、陶瓷、玻璃、磁带、复合材料、硅等;二是对被加工表面不产生机械压力和机械变形，无污染物，无腐蚀，符合环保要求;三是加工质量和灵活性方面优于传统的加工技术，容易实现自动化，特别适合于在大规模的生产线上使用;四是能进行高分辨率的微缩加工，这是其他加工方法难以实现的，加工速度快，重复性好。

　　1.加热打标加热打标能够改变大多数材料颜色，包括非金属材料，如塑料、纸张、橡胶等。在受到激光加热时，材料本身发生化学变化，会导致被打标工件表面颜色发生改变或使其表面光泽变亮。因此，激光加热时，材料颜色发生变化只出现在材料表层，不会引起金属金相结构的改变或非金属化学组成发生变化。掩模式激光打标机大多采用这种方式进行打标。这种加工方法所需的功率密度较低，打标部位在材料的熔点温度以下，打标引起材料的变形极小，适合加工在非金属材料上的标记。 2.熔化打标在金属被加热到熔点后，由于金属的氧化或其他杂质的掺入，在金属重新凝固后，其表面的颜色也会发生改变。如某些钢在熔化后产生的标记颜色会变暗，特别是表面存在油膜时会在表面产生对比度很大的变化。利用这种方法也可以进行激光打标。由于打标后金属表面轮廓不发生任何变化，因此这种打标方法在某些应用领域具有很大的优越性。熔化打标的方法也适合于一些塑料材料，塑料熔化时，会在表面形成沟槽或使其表面结构发生改变。 3.汽化打标大多数的材料在其表面温度高于熔点时，都会发生蒸发和汽化。如钢、铝、钛、铜等金属材料，当Y A G激光束在其表面移动时，表面很容易汽化而形成一条沟槽，从而留下很明显的标记。雕刻式激光打标机即是利用这种原理进行打标的。在汽化加工过程中，激光束的能量密度一般较低，不会造成被加工工件穿孔。汽化加工产生的标记深度较深，很容易用眼睛分辨出来。掩模方式在对油漆、氧化层和一些塑料加工时，也可采用汽化方式使一部分材料去除，从而达到标记的目的。

　　七、激光淬火 瓦楞辊是制造瓦楞纸板的关键零件。传统机械加工的瓦楞辊为提高寿命，需要进行高频淬火处理，还需要进行磨削加工提高表面光洁度。采用激光淬火新技术(见图2)以后，48C r M o等材料的瓦楞辊激光淬火以后，淬火深度可达0.8～1.2 m m，淬火宽度 16～18 m m，激光扫描速度20～ 30 m m/s，淬火硬度为里氏硬度57 ～60，洛氏硬度H R C65。激光淬火后不破坏工件表面光洁度，工件不变形，还省掉瓦楞的磨削工序，提高了加工效率;并且可以根据工艺需要进行调整，使直径 450 m m的瓦楞辊激光淬火效率提高到78～100 min/只。另外，还可以对瓦楞辊表面进行激光喷涂，即在48C r M o等材料的瓦楞辊表面喷涂金属或硬质合金，形成新的合金层，并与基体实现冶金结合，从而提高其耐高温、耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀性，或者经过激光喷涂恢复零件尺寸或弥补缺陷。喷涂单层厚度可以在0.1～2.0 m m选择，满足不同的表面强化与修复工艺需求，喷涂层硬度可达到洛氏硬度 HRC65。

　　八、激光3D打印 发源于印刷工业的激光打印技术，已经拓展到高科技的工程打印，出现了增材打印、减材打印、等材打印等打印形式。金属的激光打印已经有巨大突破。在 2018年北京国际机床展上，德国德玛吉(D M G)公司推出一台3D 五轴铣削加工中心，第一次将3D 技术与加工中心机床相连接，成为一台既能3D打印工程零部件，又能对3D打印零部件进行加工的高科技设备。这台设备由三部分组成，机床中部为工作区，左侧为激光3D激光堆焊打印头打印区(见图3)，右侧为五轴联动的铣削头铣削加工区。

　　激光堆焊打印头打印区，粉末物料源源不断进入激光堆焊打印区，经过激光加热不断烧结出零件的形状，甚至可以烧结出双曲线的发动机叶片，待完成打印以后，移动中部工作区，等待对打印好的零件进行铣削加工，打印和铣削加工同时进行，提高了零件加工效率。3D打印的粉末物料可以是不锈钢、工具钢、铝合金、钴铬钼合金、青铜合金、镍基合金、硬质合金，贵金属合金等。为防止烧结时材料氧化，激光堆焊打印头还会喷出惰性气体进行保护(见图4)。这台设备可以进行多种零件的增材加工，还可以进行模具外形、精密刀具、精密切割、强力打孔等加工，印刷设备制造企业也可以应用这种加工技术。

　　海德堡公司已经在欧洲市场和我国展会上推出4D打印机，不仅可以进行三维印刷，还可以实现异形曲面印刷，开辟体育用品印刷市场及其他新的印刷市场。

　　《激光技术在印刷工业的应用》来源：《印刷杂志》，作者：韩晓良