3D лазерная гравировка: технологии, оборудование, ограничения и перспективы

Что такое 3D лазерная гравировка

3D лазерная гравировка – это процесс обработки материалов сфокусированным лазерным излучением, при котором создается либо рельефное изображение на поверхности, либо объемная картина внутри прозрачного материала (обычно стекла или кристаллов).

В отличие от 2D-гравировки, где изображение ограничено только плоскостью, технология 3D формирует глубину, позволяя создавать сложные композиции: от художественных элементов до точных промышленных маркировок.
macro-photography-of-a-incredibly-detailed-3d-port

Физические принципы работы

Лазерный луч высокой плотности энергии испаряет или изменяет структуру материала в точке воздействия. В зависимости от параметров излучения, скорости перемещения и фокусировки можно добиться:

  • Рельефа на поверхности – последовательное снятие материала создает объемное изображение.
  • Внутреннего эффекта в стекле – внутри кристалла формируются микротрещины или зоны помутнения, которые и образуют 3D-изображение.

Программное управление (CAD/CAM-системы) обеспечивает точное позиционирование луча и реализацию сложных моделей.

Материалы для 3D лазерной гравировки

  • Металлы (сталь, алюминий, титан, латунь) – маркировка деталей, декоративные рельефы.
  • Пластики и акрил – рекламные элементы, прототипы, изделия с подсветкой.
  • Стекло и кристаллы – портреты, сувениры, корпоративные подарки.
  • Камень, керамика – интерьерные и архитектурные элементы.
  • Дерево – художественная резьба и декоративные композиции.

a-product-photography-flat-lay-of-five-samples-sho

Оборудование: виды лазеров и производители

Для 3D-гравировки применяются разные типы лазеров:

  • CO₂-лазеры (10,6 мкм)
    • Идеальны для работы с органическими материалами: дерево, кожа, акрил, стекло, резина.
    • Неэффективны для большинства металлов без дополнительного покрытия.
    • Стоимость оборудования: от 3 000 до 20 000 $ (настольные и производственные модели).
  • Волоконные лазеры (1064 нм)
    • Предназначены для металлов и некоторых пластиков.
    • Обеспечивают высокую точность при глубокой гравировке.
    • Используются в промышленности для серийного производства.
    • Стоимость: от 8 000 до 50 000 $ в зависимости от мощности (20-100 Вт).
  • Ультракороткоимпульсные лазеры (фемтосекундные)
    • Применяются для гравировки внутри стекла и прозрачных материалов.
    • Позволяют создавать изображения без повреждения поверхности.
    • Цена – от 40 000 $ и выше.

Известные производители оборудования

  • Trotec (Австрия) – премиальные CO₂ и волоконные системы.
  • JPT (Китай) – производитель УФ лазерных источников, волоконных лазеров и решений с технологией MOPA.
  • Maxphotonics (Китай) – ведущий поставщик волоконных лазеров с длиной волны 1064 нм.
  • Sintec Optronics, Raycus – поставщики волоконных источников и станков.

a-detailed-close-up-of-a-fiber-laser-source-module

Программное обеспечение

Для моделирования и подготовки файлов используют CAD/CAM-пакеты:

  • CorelDRAW, AutoCAD, SolidWorks – для подготовки чертежей.
  • LightBurn, EZCAD, LaserGRBL – для управления лазерным станком.
  • 3ds Max, Blender – при создании сложных 3D-моделей.

ПО позволяет конвертировать 3D-изображение в управляющий код для лазера, обеспечивая точную последовательность обработки.

Процессы 3D гравировки: стекло vs. поверхность

Важно разделять два принципиально разных направления:

1. Внутренняя гравировка в стекле

  • Использует импульсные лазеры высокой плотности.
  • Изображение формируется внутри кристалла за счёт микровзрывов и изменения структуры.
  • Поверхность остается гладкой.
  • Популярна для сувениров, 3D-портретов, корпоративных подарков.
  • Время работы: от 5 до 30 минут в зависимости от размера модели.

2. Рельефная гравировка на поверхности

  • Применяется для металлов, дерева, акрила и других твердых материалов.
  • Формирует реальную глубину (от 0,05 до 5 мм).
  • Используется в промышленности (маркировка, серийное производство), а также в декоративном оформлении.
  • Время обработки зависит от глубины: например, гравировка логотипа на металлической детали занимает 1–3 минуты, создание рельефа на пластике – до 15 минут.

3d-portrait-of-a-man-made-by-laser-engraving-on-st

Ограничения технологии

Несмотря на очевидные преимущества, 3D лазерная гравировка имеет ряд ограничений:

  • Высокая стоимость оборудования – даже компактные системы требуют вложений от 3 000 $, а промышленные комплексы – десятки тысяч долларов.
  • Монохромность изображений – лазер формирует только оттенки серого и рельеф, без цветной печати.
  • Требования к исходным моделям – необходима качественная 3D-модель, что требует профессиональных навыков или услуг дизайнера.
  • Ограничения по материалам – прозрачные полимеры с высокой термостойкостью и металлы с отражающими поверхностями могут требовать специальной обработки или покрытия.
  • Скорость – создание сложного изображения занимает десятки минут, что может быть критично при массовом производстве.

Экономическая эффективность

3d-image-of-a-person-made-by-laser-engraving-insid

Внедрение технологии оправдано, если:

  • производство требует серийной маркировки деталей;
  • предприятие выпускает сувенирную или рекламную продукцию;
  • важна долговечность и уникальность изображения.

При серийных заказах оборудование окупается в течение 1–2 лет, особенно при работе с металлами и акрилом.

3D лазерная гравировка объединяет две технологии: создание рельефа на поверхности твердых материалов и формирование объемных изображений внутри стекла. Это мощный инструмент для промышленности, рекламы и дизайна.

Однако перед внедрением необходимо учитывать стоимость оборудования, ограничения по материалам и требованиям к исходным моделям. При правильной интеграции лазерная гравировка позволяет создавать уникальные изделия, повысить эффективность производства и занять новые ниши на рынке

Чтобы выбрать оптимальное решение для ваших проектов, получите бесплатную консультацию наших специалистов и изучите полный каталог лазерных станков на нашем сайте.