1. Principios del grabado láser sobre vidrio

Tras enfocarse con precisión, el láser UV penetra la superficie del vidrio y forma un punto de luz de alta densidad energética en una ubicación interna predeterminada. Cuando la energía alcanza el umbral crítico para el grabado interior del vidrio, provoca microexplosiones o microfracturas localizadas que, a través de una gran cantidad de microestructuras ordenadas, crean el patrón de grabado interior.

Diferencias en los métodos de grabado entre vidrio cuadrado y vidrio esférico:

La diferencia fundamental entre el grabado interior en vidrio cuadrado rectangular y en vidrio esférico reside en la naturaleza de la interfaz de incidencia:

El primero tiene una superficie plana como interfaz de incidencia, lo que hace que el patrón de refracción del láser sea predecible y permite un posicionamiento preciso del foco. No requiere materiales adicionales de soporte, es fácil de fijar y permite usar parámetros uniformes en toda la superficie.

En cambio, el segundo tiene una superficie curva, lo que hace que los ángulos de incidencia y refracción del láser varíen de forma irregular a lo largo de la superficie. El foco tiende a desplazarse de forma tridimensional, por lo que requiere el uso de aceite de grabado interior para igualar el índice de refracción. Además, debe fijarse con un utillaje especializado y los parámetros deben ajustarse en las distintas regiones para evitar la degradación por efecto de borde, lo que hace la configuración notablemente más compleja.

Combinación de herramientas necesaria para el grabado de bolas de cristal:

• Recipiente (debe tener un diámetro y una altura mayores que los de la bola de cristal)
• Base (se usa dentro del recipiente para fijar la bola de cristal)
• Bola de cristal (debe tener una forma esférica regular, sin impurezas internas)
• Aceite de grabado interior (líquido limpio y transparente)

2.Escenario de colocación del conjunto de la bola de cristal

Paso 1:Saca la bola de cristal y limpia su superficie

Nota:Recuerda usar guantes y evitar dejar huellas u otras marcas en la superficie de la bola de cristal, ya que esto podría afectar a la calidad del grabado interior.

Paso 2:Mide el diámetro de la bola de cristal

Nota:El tamaño de la bola de cristal determina el tamaño del recipiente que hay que preparar. Una bola de cristal demasiado grande superará el área de trabajo de grabado interior de la xTool F2 Ultra UV, y cualquier parte que quede fuera del área de trabajo de grabado interior no podrá ser procesada por el láser.

Paso 3:Busca un recipiente adecuado para la bola de cristal

Mide el diámetro y la altura del recipiente para asegurarte de que puede albergar tanto la bola de cristal como su base.

Forma: Un cilindro regular o un prisma rectangular son ideales para colocar la bola de cristal. Un recipiente bien conformado también garantiza mediciones más precisas de la posición del recipiente en los pasos siguientes. La base del recipiente debe ser plana; evita elegir recipientes con bases desiguales o con textura. Una base desigual puede afectar a la estabilidad de la bola de cristal dentro del recipiente, pudiendo provocar que se desplace durante el grabado interior.

Función: Contener el aceite de grabado interior así como la bola de cristal y su base. Facilita determinar la posición de la bola de cristal dentro del área de procesamiento.

Tamaño: El recipiente debe tener un diámetro mayor que el de la bola de cristal y una altura mayor que el tamaño combinado de la bola de cristal y su base. Esto garantiza que, al verter el aceite de grabado interior, este pueda sumergir por completo la bola de cristal sin desbordarse por los bordes del recipiente.

Paso 4:Prepara una base adecuada para sujetar la bola de cristal

Nota:La base fabricada con estos materiales quedará sumergida en el aceite de grabado interior. Tras el corte, limpia la base a fondo antes de usarla. Los materiales elegidos no deben desteñir.

Selección del material

Materiales necesarios para cortar la base con un equipo láser UV:

Puedes usar contrachapado de 5-6 mm de grosor como material para fabricar la base de sujeción de la bola de cristal. Como alternativa, también se pueden usar otros materiales que cumplan el requisito de grosor y que puedan cortarse con láser UV.

Materiales necesarios para cortar la base con un equipo láser CO2:

Puedes usar acrílico de 5-6 mm de grosor como material para fabricar la base de sujeción de la bola de cristal.

Ajuste del tamaño de la base en el archivo

Función de la base:

La base sirve para fijar la bola de cristal dentro del recipiente, evitando movimientos durante el proceso de grabado que pudieran afectar al resultado del grabado interior.

Estructura de la base:

Haz clic aquí para acceder al plano DIY de la base de sujeción de la bola de cristal.

Ajuste de la base a la bola de cristal:

El tamaño del contorno exterior de la base debe variar en función del tamaño del recipiente. El tamaño ideal de la base debe encajar de forma ajustada en el fondo del recipiente. La clave es garantizar la estabilidad del grabado y una trayectoria óptica precisa: la base debe sujetar firmemente la bola de cristal en su sitio, evitando que ruede o se desplace durante el proceso de grabado, lo que podría causar desplazamiento del foco o distorsión del patrón. Al mismo tiempo, la base debe centrar de forma natural la bola de cristal, garantizando que el láser incida desde todos los ángulos de forma simétrica y reduciendo la interferencia por refracción de la superficie curva. Además, minimizar la separación entre la base y el recipiente reduce las burbujas de aire, evita que el movimiento del líquido agite la base y permite un control razonable del volumen de líquido, equilibrando la estabilidad óptica con la comodidad operativa. Al cortar la base con láser, el tamaño del contorno exterior debe fijarse ligeramente menor que el tamaño del recipiente.

Ajuste del tamaño del contorno circular central de la base:

El contorno circular del centro de la base debe cambiar proporcionalmente con el tamaño de la bola de cristal. Un diseño proporcional garantiza que el contorno hueco se ajuste estrechamente a la superficie de la bola de cristal, evitando que la bola se desplace o se tambalee debido a un contorno demasiado grande, lo que provocaría desplazamiento del foco y distorsión del patrón. Este diseño también garantiza que la bola de cristal quede firmemente fijada en su sitio durante el proceso de grabado. Por el contrario, si el contorno de la base es demasiado pequeño, la bola de cristal podría no quedar bien fijada y tocar el fondo del recipiente, provocando movimiento durante el grabado.

Ajuste de la relación:

Para una bola de cristal de 80 mm de diámetro, ajusta el diámetro del contorno circular del centro de la base a 40 mm.

Para una bola de cristal de 60 mm de diámetro, ajusta el diámetro del contorno circular del centro de la base a 30 mm.

Nota:

Puedes añadir elementos de diseño personalizados a la base utilizada para sujetar la bola de cristal. Por ejemplo, se pueden añadir varios orificios alrededor del borde de la base para fijar un asa metálica o pasar una cuerda. Estas estructuras adicionales facilitan levantar rápidamente la bola de cristal del recipiente tras el grabado.

Paso 5:Vierte el aceite de grabado interior en el recipiente

Nota:La bola de cristal debe quedar firmemente fijada dentro del recipiente. Usa una base fija en el fondo para ayudar a estabilizarla. Si se necesita fijación adicional, se pueden usar objetos para presionar los laterales de la bola de cristal y asegurarte de que quede completamente fijada en el recipiente. Ten cuidado de no colocar ningún objeto que obstruya la parte superior de la bola de cristal, ya que cualquier obstrucción por encima de la bola bloqueará el láser e interferirá con el proceso de grabado.

Selección del líquido para el grabado interior de bolas de cristal：

Finalidad del líquido:

El grabado interior de bolas de cristal requiere la ayuda de un líquido debido a la refracción irregular causada por su superficie curva. El líquido (aceite de grabado interior) ayuda a igualar el índice de refracción de la bola de cristal, reduciendo la reflexión y dispersión del láser, estabilizando la trayectoria óptica y el foco, y garantizando que la energía se aplique de forma uniforme en la ubicación interna preestablecida. Además, alivia la tensión térmica, evitando grietas y daños superficiales, lo que garantiza la precisión del grabado y la calidad del producto.

Criterios para la selección del líquido

Punto 1:

Igualación del índice de refracción (criterio principal): El índice de refracción del líquido debe coincidir estrechamente con el de la bola de cristal (normalmente 1,5-1,6 para el cristal K9), con una diferencia ≤0,05, para evitar interferencias de refracción en la interfaz.

Punto 2:

Pureza óptica: El líquido debe ser muy transparente, sin impurezas ni burbujas, y tener una tasa de absorción de láser UV ≤5%, garantizando que no haya dispersión de la energía del láser.

Punto 3:

Inercia química: El líquido no debe corroer la superficie de la bola de cristal ni provocar reacciones químicas. No debe dejar residuos ni opacidad tras un contacto prolongado.

Punto 4:

Estabilidad física: El líquido debe ser no volátil, no absorbente y tener una viscosidad moderada (fácil de empapar y limpiar) a temperaturas normales. También debe presentar una fluctuación mínima del índice de refracción con los cambios de temperatura (por ejemplo, durante los aumentos de temperatura del grabado).

Punto 5:

Funcionalidad auxiliar: El líquido debe tener cierto grado de conductividad térmica para aliviar la tensión térmica del grabado, sin interferir con los componentes ópticos del sistema láser.

Métodos para observar la compatibilidad entre el líquido y la bola de cristal

Método 1:

Observación óptica visual:

Llena un recipiente transparente con el líquido y sumerge por completo la bola de cristal. Observa desde el lateral:

• Si no hay reflexión evidente ni un límite visible entre la bola de cristal y el líquido (la interfaz es “invisible”), la igualación del índice de refracción es alta.
• Si la interfaz refleja con fuerza, muestra una estratificación clara de luz y sombra, o el líquido está turbio con burbujas o sedimentos, la compatibilidad es deficiente.

Método 2:

Grabado de prueba (método fundamental):

Realiza un grabado de prueba sobre un modelo pequeño y observa:

• Asegúrate de que el foco del grabado sea preciso, sin distorsión del patrón ni desenfoque de los bordes (para evitar la desviación por refracción).
• Verifica que el interior de la bola de cristal no tenga grietas irregulares y que las microexplosiones estén distribuidas uniformemente, lo que indica una buena transferencia de calor y compatibilidad del índice de refracción.
• Tras el grabado, comprueba que la superficie de la bola de cristal no presente corrosión ni residuos turbios, garantizando una buena compatibilidad química.

Método 3:

Observación de estabilidad a largo plazo:

Sumerge la bola de cristal en el líquido durante 24 horas y comprueba:

• El líquido no debe mostrar decoloración ni estratificación, y la superficie de la bola de cristal debe permanecer intacta.
• Realiza de nuevo un grabado de prueba y asegúrate de que los resultados sean coherentes con la prueba inicial, sin disminución en la compatibilidad de los parámetros, lo que indica la estabilidad del líquido.

3. Procedimiento de prueba

3.1 Preparación antes del grabado interior

3.2 Ajustes de grabado interior

Abre xTool Studio, conecta tu xTool F2 Ultra UV en xTool Studio y ajusta el modo a “Grabado interior”.

Paso 1:Asegúrate de que el elevador esté fijado en la base de la xTool F2 Ultra UV con los dos tornillos de mariposa.

Paso 2:Selecciona la forma cilíndrica, introduce el diámetro y la altura del recipiente, introduce el índice de refracción y luego haz clic en “Siguiente”.

• Al procesar una bola de cristal, es necesario usarla junto con aceite de grabado interior. Por lo tanto, el recipiente que contiene la bola de cristal y el aceite de grabado interior determina la elección de la forma del material. Por ejemplo, si usas un recipiente cilíndrico, simplemente selecciona la forma cilíndrica. Ten en cuenta que el recipiente debe tener una forma regular.
• La elección de la forma del material debe coincidir con el recipiente real que se está usando. Las formas coincidentes garantizan mediciones precisas de la posición del recipiente dentro del área de procesamiento del equipo y aseguran que el modelo generado por el software coincida con el escenario real.
• Se recomienda que el tamaño del material coincida con las dimensiones del recipiente. Idealmente, el tamaño del material debe mantenerse dentro del rango de procesamiento del equipo.
• El ajuste del valor del índice de refracción puede afectar al efecto del grabado en el interior de la bola de cristal. Aquí, simplemente introduce el valor del índice de refracción de la bola de cristal. El índice de refracción de la bola de cristal proporcionada es 1,5.

Paso 3:Introduce el valor del eje X y el valor del eje Y, y luego haz clic en “Importar lienzo”.

El valor del eje X y el valor del eje Y están determinados por el tamaño del recipiente. En este tutorial, el diámetro del recipiente es de unos 100 mm. Dado que el recipiente se coloca en el centro de la placa superior del elevador, el valor del eje X a introducir es “-15” (0 mm – 15 mm) y el valor del eje Y es “85” (70 mm + 15 mm).

Medición de los parámetros del recipiente

3.3 Procesamiento del modelo 3D

Paso 1:

Coloca el modelo 3D que quieras procesar dentro del área de trabajo del software, o usa AI Make para generar de forma inteligente el modelo de grabado 3D que necesites.

Paso 2:

Una vez creado el modelo 3D, puedes hacer clic en “Escalar para ajustar” para ajustar su tamaño. Asegúrate de que el modelo 3D esté dentro de los límites del modelo del recipiente y encaje dentro del área de trabajo de grabado interior (70 mm x 70 mm).

El tamaño del modelo 3D se puede escalar proporcionalmente hacia arriba o hacia abajo, o se pueden ajustar individualmente el largo, el ancho y la altura. Puedes ajustar el valor del eje X, el valor del eje Y y el valor del eje Z junto a “Tamaño” en la parte superior de la página. El tamaño del modelo 3D determina el tamaño de la imagen dentro de la bola de cristal tras el grabado.

Mueve el modelo 3D a la posición donde quieras que se grabe. Puedes ajustar el valor del eje X, el valor del eje Y y el valor del eje Z junto a “Posición” en la parte superior de la página.

Paso 3:

Selecciona el material “Vidrio grabado interior K9”. (1) Haz clic en “Material desconocido”. (2) Haz clic en “Otro”. (3) Haz clic en “Vidrio”. (4) Haz clic en “Vidrio grabado interior K9”. (5) Haz clic en “Aplicar”.

Configura los parámetros de grabado：Se recomienda usar los parámetros sugeridos para el procesamiento. Si el efecto de grabado necesita ajustes, puedes modificar la salida del láser ajustando la potencia y la velocidad. La salida de energía del láser determina la nitidez del efecto de grabado dentro de la bola de cristal.

Tras hacer clic en Procesar, baja el recinto protector para comenzar a grabar la bola de cristal.

Paso 4:

Espera a que finalice el procesamiento，Una vez finalizado, pulsa el botón de encendido para apagar la xTool F2 Ultra UV y saca el recipiente.

Levanta los soportes y saca la bola de cristal，Si el soporte metálico no está instalado en la base, puedes inclinar ligeramente el recipiente y luego usar la mano para retirar la bola de cristal del recipiente.

Paso 5:

Limpia la superficie de la bola de cristal con detergente y luego coloca la bola de cristal sobre una base fija.