Cómo funciona el grabado láser: la física sencilla

El grabado láser funciona enfocando una sola longitud de onda de luz sobre una superficie que la absorbe. La luz absorbida se vuelve calor en un punto diminuto, y ese calor vaporiza, funde o cambia químicamente una capa fina del material, dejando una marca permanente. Todo lo demás es control: apuntar el punto, moverlo y fijar cuánta energía entrega.

Esta página explica el mecanismo en términos claros y lo liga a las tres longitudes de onda que usan las máquinas de aficionado. Describimos física láser bien documentada y el comportamiento que indican las bibliotecas de materiales de los fabricantes, no una prueba en persona.

¿Qué ocurre realmente cuando un láser graba?

El haz deposita energía más rápido de lo que el material puede evacuarla, así que una capa fina se calienta hasta el punto de vaporizarse, carbonizarse o decolorarse. Sobre madera, la superficie se quema marrón o negro; sobre metal recubierto, el recubrimiento salta y deja ver el metal brillante; sobre acero desnudo, el haz funde una microcapa que se oxida en oscuro.

La clave es que solo se calienta el punto enfocado. Un punto láser puede medir una fracción de milímetro de ancho, así que el calor se concentra y el material de alrededor se mantiene frío. Por eso un láser deja un borde nítido donde una herramienta caliente chamuscaría una zona ancha.

¿Por qué la absorción, no la potencia, decide qué puede marcar un láser?

Un material solo se calienta si absorbe la longitud de onda del láser; la luz que se refleja o pasa de largo no hace nada, por mucha potencia que añada. Este único hecho explica por qué las máquinas no son intercambiables.

Un diodo no puede grabar acrílico transparente porque la luz azul lo atraviesa; una fibra apenas toca la madera porque la madera refleja y dispersa su haz de 1.064 nm. Nuestra comparativa de láser de diodo, CO2 y fibra repasa cada material común.

¿Qué papel tienen la potencia, la velocidad y el enfoque?

La potencia y la velocidad juntas fijan cuánto calor llega a cada punto, y el enfoque fija lo pequeño e intenso que es ese punto. La potencia es cuánta energía lleva el haz; la velocidad es lo rápido que se mueve el cabezal, así que a menos velocidad el haz permanece más tiempo en cada punto. Más calor significa una marca más oscura y profunda, hasta el punto de quemar.

El enfoque importa porque un haz láser se estrecha hasta una cintura y vuelve a ensancharse. En el punto focal el punto es el más pequeño y la energía la más concentrada; unos milímetros fuera, la misma potencia se reparte y marca tenue. Los puntos de partida cambian según el material y la máquina, por eso nuestra calculadora de parámetros láser da una velocidad y una potencia de las que partir en lugar de una cifra universal.

¿Qué diferencia hay entre grabado ráster y vectorial?

El grabado ráster rellena una zona línea a línea, igual que una impresora de inyección deposita tinta; el grabado vectorial sigue contornos en un trazo continuo. El software decide qué modo usa un diseño según si una forma está rellena o es solo un contorno.

• Ráster (relleno): fotos, logotipos, texto relleno y zonas sombreadas. Se mide en puntos por pulgada (dpi); más dpi significa más detalle y un trabajo más largo.
• Vectorial (línea): arte lineal, contornos y contornos de texto, grabados en una pasada a lo largo del trazo.
• Corte: un trazo vectorial a más potencia y menos velocidad hasta que el haz atraviesa el material.

Su software de grabado láser asigna potencia y velocidad a cada capa, de modo que un mismo archivo puede grabar un logotipo relleno y cortar un contorno en una sola pasada.

¿Qué decide si un láser graba o corta a través?

Lo decide la profundidad. Grabar retira una capa superficial fina; cortar lleva el haz por todo el espesor, por lo general a menos velocidad, más potencia y a menudo varias pasadas. Cortar también necesita asistencia de aire, un chorro de aire en la boquilla que aparta el humo y el material fundido para que el haz siga llegando a superficie fresca.

El hueco que deja un corte es la sangría de corte, normalmente de unos 0,1 a 0,2 mm en un láser de aficionado, que los diseñadores tienen en cuenta en piezas que deben encajar. Los materiales más gruesos y densos necesitan más pasadas o más potencia; un diodo que graba madera dura con facilidad puede costarle cortarla. Nuestra guía de grabadoras láser para madera indica profundidades de corte realistas por potencia.

¿Por qué el enfoque y el tamaño del punto controlan el detalle?

El haz se estrecha hasta una cintura y vuelve a ensancharse, así que donde fije el enfoque decide a la vez lo nítida y lo intensa que es la marca. En el punto focal el punto es el más pequeño y la energía la más concentrada, lo que da la línea más fina y el quemado más oscuro para una potencia dada.

Unos milímetros por encima o por debajo de ese punto, la misma potencia se reparte sobre un punto más ancho, así que la marca sale tenue y borrosa. Por eso las máquinas incluyen un calibre de enfoque o una sonda de autoenfoque, y por eso grabar una superficie curva o irregular se emborrona hacia las partes que se salen de foco. Un tamaño de punto nativo más pequeño, fijado por la óptica del láser, es lo que permite que una máquina resuelva más detalle que otra a la misma potencia.

¿Cómo graba un láser una fotografía?

Convierte la foto en una malla de puntos de distinta densidad, un proceso llamado tramado, y luego dispara el haz con más fuerza o más a menudo donde la imagen es más oscura. El ojo funde los puntos en tonos de gris, el mismo truco que usa una foto de periódico.

Como un láser quema encendido o apagado en cada punto, no puede dejar un gris real; lo finge con el espaciado de puntos. La resolución en puntos por pulgada fija lo fina que es esa malla, y el material fija cuántos tonos se ven, así que una foto sobre madera dura oscura se lee mejor que una sobre pino claro. El modo de escala de grises, donde la potencia varía de forma continua, funciona en algunos materiales, pero el tramado es la vía habitual. Su software de grabado láser hace la conversión y le deja elegir el patrón de tramado.

¿Por qué el grabado láser hace humo y necesita protección?

Como el mecanismo vaporiza material, cada grabado desprende humo, y el propio haz puede dañar la vista y provocar incendios. La madera y los plásticos al arder dan humo y partículas finas; algunos plásticos, como el PVC, liberan gas corrosivo y tóxico y nunca deben pasarse por láser.

El haz es el otro peligro. Hasta un haz de diodo reflejado puede dañar los ojos, y los haces invisibles de CO2 y fibra no dan aviso. Las máquinas abiertas necesitan gafas ajustadas a la longitud de onda exacta, y cualquier láser necesita ventilación y un modo de apagar una llamarada. Nuestra guía de seguridad para grabadoras láser trata las etiquetas de las gafas, las clases láser, la extracción de humos y el fuego.

¿Quién no necesita entender la física?

Si compró una máquina cerrada con una biblioteca de materiales probada, puede seguir sus ajustes predefinidos y saltarse la teoría. La física importa más cuando cambia de material, compra una segunda máquina de otro tipo o persigue una marca que no sale. En esos casos, saber que la absorción va primero le evita comprar el láser equivocado. Quien empieza debería partir de nuestra selección de láseres para principiantes, que empareja el tipo de máquina con los materiales que quiere marcar.