Khắc laser là dùng một chùm sáng hội tụ thật nhỏ để đốt, làm bay hơi hoặc đổi màu lớp mặt vật liệu theo một hình vẽ có sẵn trong máy tính. Ba loại máy người ta hay nói tới khác nhau ở bước sóng: laser CO2 (khoảng 10,6 µm) hợp với gỗ, da, giấy, acrylic, kính; laser fiber (khoảng 1,06 µm) sinh ra để đánh dấu kim loại; laser diode (thường 445–455 nm, ánh xanh lam) công suất nhỏ, rẻ và gọn, là cửa vào của phần lớn người mới. Chọn sai loại thì máy có đắt mấy cũng không khắc nổi thứ mình cần.
Khắc laser hoạt động thế nào
Với dao và đục, người thợ lấy vật liệu đi bằng lực. Với laser, thứ lấy vật liệu đi là nhiệt. Chùm sáng được thấu kính gom lại thành một điểm cỡ vài phần mười milimét. Mật độ năng lượng ở điểm đó cao tới mức lớp mặt vật liệu nóng lên tức thì: gỗ cháy sém rồi bay hơi, acrylic tan thành hơi, lớp sơn trên nhôm bong đi, bề mặt thép đổi màu vì lớp oxit.
Máy không "vẽ" như bút. Nó làm một trong hai việc:
- Khắc quét (raster): đầu laser chạy qua lại từng hàng như máy in phun, bật tắt liên tục để tạo hình ảnh, chữ, mảng tô. Đây là kiểu dùng cho ảnh chân dung, hoa văn có mảng đậm nhạt.
- Chạy đường (vector): đầu laser đi theo đường viền. Đi nhanh, lửa nhẹ thì thành nét khắc mảnh; đi chậm, lửa mạnh thì cắt đứt vật liệu.
Điều này giải thích một câu nghe nhiều ở xưởng: "khắc laser cũng là nghệ thuật chỉ được lấy đi". Giống nhát đục, chỗ đã cháy không phục hồi được. Mọi buổi khắc tử tế đều bắt đầu bằng một miếng thử ở mép phôi hoặc trên mảnh vụn cùng loại.
Vì sao bước sóng quyết định tất cả
Một vật liệu chỉ nóng lên khi nó hấp thụ ánh sáng. Ánh sáng đi xuyên qua hoặc bị dội ngược lại thì không làm gì được vật liệu đó, nhưng có thể làm hại thứ khác (mắt người, tường, thân máy). Mỗi vật liệu "ăn" một số bước sóng và "nhả" các bước sóng còn lại:
- Gỗ, giấy, da, vải, acrylic, kính hấp thụ rất mạnh bước sóng hồng ngoại xa 10,6 µm của CO2.
- Kim loại trần phản xạ phần lớn bước sóng 10,6 µm, nhưng hấp thụ khá hơn ở vùng 1 µm của fiber.
- Ánh xanh lam của diode bị gỗ, giấy, da sẫm màu hấp thụ tốt, nhưng xuyên thẳng qua kính và acrylic trong suốt, và dội khỏi bề mặt trắng sáng.
Vì thế cùng một tấm acrylic trong, máy CO2 cắt ngọt như dao, còn máy diode bắn mãi không để lại vết nào. Ngược lại, tấm inox mà máy CO2 không làm xước được thì máy fiber khắc chữ nét sắc trong vài giây.
Bảng so sánh ba loại máy
| Đặc điểm | Laser CO2 | Laser fiber | Laser diode |
|---|---|---|---|
| Bước sóng (khoảng) | 10,6 µm, hồng ngoại xa, mắt không thấy | 1,06 µm, hồng ngoại gần, mắt không thấy | 445–455 nm, ánh xanh lam nhìn thấy |
| Nguồn phát | Ống thuỷ tinh chứa khí, hoặc ống kim loại kích bằng sóng cao tần | Sợi quang pha tạp đất hiếm, thường phát xung | Chip bán dẫn, có khi ghép nhiều chip |
| Hợp nhất với | Gỗ, ván ép, giấy, bìa, da thật, vải, acrylic, kính (khắc mờ), đá | Thép, inox, nhôm, đồng, titan, một số nhựa kỹ thuật | Gỗ, ván ép mỏng, giấy, da thật, nhôm anod, kim loại phủ sơn |
| Yếu ở | Kim loại trần (phải phủ chất đánh dấu) | Gỗ và acrylic trong (khắc được ít, không đẹp) | Acrylic trong, kính, vật liệu trắng, kim loại trần |
| Kiểu chuyển động hay gặp | Giàn trục XY, bàn rộng | Đầu gương quay (galvo), vùng khắc nhỏ, rất nhanh | Giàn trục XY, thường để hở |
| Ai hay dùng | Xưởng quà tặng, mô hình, biển hiệu, đồ da | Xưởng cơ khí, đánh mã lên chi tiết, trang sức | Người mới, làm tại nhà, xưởng nhỏ |
Ngoài ba loại trên còn có laser UV (khoảng 355 nm) dùng cho nhựa, kính, linh kiện điện tử cần vết khắc "lạnh", ít cháy viền. Loại này đắt và ít gặp ở người làm thủ công.
Laser CO2: con ngựa thồ của xưởng thủ công
Laser CO2 có mặt trong công nghiệp từ thập niên 1960 và tới nay vẫn là loại đa năng nhất cho vật liệu hữu cơ. Máy phổ biến ở Việt Nam là loại ống thuỷ tinh, chùm sáng đi qua ba gương phản xạ rồi xuống thấu kính ở đầu khắc. Ống thuỷ tinh là vật tiêu hao: dùng lâu công suất giảm dần và phải thay. Loại ống kim loại kích bằng sóng cao tần bền hơn, điểm sáng nhỏ hơn, khắc ảnh mịn hơn, nhưng giá cao hơn nhiều.
Ba thứ người mới hay quên ở máy CO2: gương phải được căn thẳng (lệch một chút là đầu khắc mạnh ở góc này, yếu ở góc kia); nước làm mát ống phải chạy trước khi bật tia; và vùng khắc phải có quạt hút ra ngoài trời. Khói gỗ, khói da tích trong phòng kín vài giờ là đủ đau đầu, rát họng.
Laser fiber: khi vật liệu là kim loại
Máy fiber thường không có giàn trục to. Đầu khắc chứa hai gương nhỏ xoay cực nhanh (galvo) để lái chùm sáng trong một ô vuông cố định ngay dưới thấu kính. Nhờ thế nó khắc logo lên dao, số hiệu lên chi tiết máy, tên lên nhẫn chỉ trong vài giây.
Trên kim loại, fiber làm được ba kiểu vết: đánh dấu đổi màu (bề mặt sẫm lại, không mất vật liệu), khắc sâu (chạy nhiều lượt để lấy đi kim loại) và trên inox, với loại nguồn có điều chỉnh độ rộng xung, có thể tạo vết ánh màu nhờ lớp oxit mỏng. Nghề chạm bạc truyền thống mà bạn gặp ở bài về khắc tay kim loại vẫn có chỗ đứng riêng: laser fiber khắc phẳng, còn chạm tay tạo được khối nổi.
Laser diode: rẻ, gọn, nhưng có giới hạn
Máy diode bùng nổ trong khoảng mười năm gần đây nhờ chip laser xanh lam rẻ đi. Một khung nhôm, hai trục chạy dây đai, một đầu laser to cỡ bao thuốc là đã thành máy khắc. Nhiều máy công bố công suất "quang" (công suất ánh sáng thật phát ra) và có hãng quảng cáo theo công suất "điện" (điện năng tiêu thụ), hai con số này khác nhau rất xa. Khi đọc thông số, hãy tìm chữ "công suất quang" hoặc "optical power".
Giới hạn của diode nằm ở vật lý chứ không phải ở chất lượng máy: ánh xanh lam xuyên qua vật liệu trong và dội khỏi vật liệu trắng. Mẹo người dùng hay truyền nhau là dán băng dính giấy hoặc tô màu sẫm lên chỗ cần khắc để vật liệu "ăn" tia. Mẹo này có tác dụng với gỗ sáng màu, nhưng không biến được máy diode thành máy cắt acrylic trong.
Điều quan trọng hơn: phần lớn máy diode bán cho người mới là máy để hở, không có vỏ che. Tia xanh lam dội từ mặt kim loại hay mặt kính có thể làm tổn thương võng mạc. Bài về an toàn trong danh mục này nói kỹ chuyện kính bảo hộ đúng bước sóng và cấp laser theo tiêu chuẩn IEC 60825-1.
Chọn máy theo việc mình định làm
Đừng chọn máy theo con số công suất to nhất. Hãy viết ra ba vật liệu bạn sẽ khắc nhiều nhất trong năm tới rồi dò theo bảng sau:
- Chủ yếu gỗ, ván ép, da thật, khắc ảnh lên gỗ, làm ở nhà: diode là điểm khởi đầu hợp lý. Ưu tiên máy có vỏ che hoặc mua thêm vỏ che, kèm quạt hút ra ngoài.
- Cần cắt acrylic, khắc kính, làm biển hiệu, đồ quà tặng nhiều chất liệu: CO2. Cần chỗ đặt máy cố định, nước làm mát, ống hút khói.
- Khắc tên lên dao, bật lửa, nhẫn, chi tiết inox, nhôm: fiber.
- Chủ yếu đục gỗ thành khối nổi, phù điêu: laser không phải công cụ chính. Hãy xem bài về máy CNC router trong cùng danh mục.
Về giá máy và thông số từng hãng, bài này không đưa con số vì chúng đổi nhanh và mỗi nơi bán một kiểu. Cách làm chắc nhất là hỏi trực tiếp nhiều nơi, xin xem máy chạy thật trên đúng vật liệu của mình, và hỏi rõ công suất quang, kích thước điểm sáng, có vỏ che và khoá an toàn khi mở nắp hay không.
Việc làm được ngay hôm nay
Trước khi mua máy, hãy làm một bài kiểm tra đơn giản: gom năm mẫu vật liệu bạn muốn khắc (một miếng gỗ thông, một miếng ván ép, một mẩu da, một tấm acrylic, một nắp hộp kim loại) và mang tới một xưởng khắc nhờ khắc thử cùng một hoa văn nhỏ. Nhìn kết quả trên từng mẫu, bạn sẽ biết ngay loại laser nào hợp. Và nếu trong năm mẫu có thứ gì bạn không chắc là chất gì, đặc biệt là nhựa mềm dẻo, giả da, hãy để riêng ra: nhiều thứ trong số đó là PVC, thứ tuyệt đối không đưa vào máy laser.
Câu hỏi thường gặp
Khắc laser khác cắt laser thế nào?
Cùng một máy, khác nhau ở năng lượng đưa vào mỗi milimét. Khắc chỉ lấy đi hoặc đổi màu lớp mặt; cắt thì đốt xuyên hết bề dày. Muốn cắt, đầu laser phải đi chậm hơn và mạnh hơn, và máy phải đủ công suất cho bề dày đó.
Máy laser diode có khắc được kim loại không?
Diode khắc tốt lên nhôm đã anod màu, kim loại có lớp sơn phủ, vì laser chỉ lấy đi lớp màu. Trên thép, inox trần, diode công suất nhỏ gần như chỉ để lại vết mờ, phải dùng chất đánh dấu chuyên dụng. Muốn khắc kim loại trần thường xuyên thì nên dùng fiber.
Vì sao máy laser CO2 không khắc được inox?
Bề mặt kim loại trần phản xạ phần lớn bước sóng 10,6 µm, nên năng lượng không đủ ở lại để làm nóng bề mặt. Người dùng CO2 thường phủ một lớp chất đánh dấu kim loại, laser nung chảy lớp đó bám vào mặt thép thành vết sẫm.
Laser fiber có khắc gỗ được không?
Có thể để lại vết trên gỗ, nhưng không đẹp và không đều bằng CO2 hay diode, vì gỗ hấp thụ bước sóng 1 µm kém hơn. Máy fiber cũng thường có vùng khắc nhỏ, không hợp với tấm gỗ lớn.
Nên mua máy laser công suất bao nhiêu để bắt đầu?
Không có con số chung, vì nó phụ thuộc vật liệu và bề dày bạn định cắt. Quan trọng hơn con số là biết đó là công suất quang hay công suất điện, máy có vỏ che không, và đã thấy máy chạy thật trên vật liệu của mình chưa.
