1. Principios del grabado láser sobre vidrio

Una vez enfocado con precisión, el láser UV penetra en 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, mediante un gran número de microestructuras dispuestas de forma ordenada, crean el patrón de grabado interior.

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

La diferencia principal entre el grabado interior en vidrio rectangular/cuadrado y en vidrio esférico radica 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 de enfoque preciso. No requiere materiales adicionales de soporte, es fácil de fijar y puede usar parámetros uniformes en toda el área.

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 enfoque es propenso a desplazamientos tridimensionales, lo que requiere el uso de aceite de grabado interior para igualar el índice de refracción. Además, debe fijarse con una sujeción especializada y los parámetros deben ajustarse en distintas zonas para evitar la degradación por efecto de borde, lo que hace que la configuración sea considerablemente más compleja.

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

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

2.Escenario de montaje y colocación de la bola de cristal

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

Nota: recuerda usar guantes y evitar dejar huellas dactilares 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 del 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 alojar 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 con una forma adecuada también garantiza mediciones más precisas de la posición del recipiente en los pasos siguientes. El fondo del recipiente debe ser plano; evita elegir recipientes con fondos irregulares o texturizados. Un fondo irregular puede afectar a la estabilidad de la bola de cristal dentro del recipiente, y podría hacer que se desplazara 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 procesado.

Tamaño: el recipiente debe tener un diámetro mayor que el de la bola de cristal y una altura superior a la suma del tamaño 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 aceite de grabado interior. Tras el corte, limpia bien la base antes de usarla. Los materiales elegidos deben ser resistentes a la decoloración.

Selección de 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 fijación de la bola de cristal. Alternativamente, también se pueden usar para la base otros materiales que cumplan el requisito de grosor y 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 fijación de la bola de cristal.

Ajuste del tamaño de la base en el archivo

Función de la base:

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

Estructura de la base:

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

Ajuste de la base a la bola de cristal:

El tamaño del contorno exterior de la base debe variar según el tamaño del recipiente. El tamaño ideal de la base es aquel que encaja perfectamente en el fondo del recipiente. La clave es garantizar la estabilidad del grabado y una trayectoria de luz 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 provocar un desplazamiento del foco o una 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 el hueco entre la base y el recipiente reduce las burbujas de aire, evita que el movimiento del líquido haga vibrar la base, y permite controlar de forma razonable el 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 en el centro de la base debe variar de forma proporcional al 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 esta se desplace o se tambalee por un contorno demasiado grande, lo que provocaría un desplazamiento del foco y una distorsión del patrón. Este diseño también garantiza que la bola de cristal permanezca 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 puede no quedar correctamente fijada y tocar el fondo del recipiente, provocando movimiento durante el grabado.

Ajuste de la relación:

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

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

Nota:

Puedes añadir elementos de diseño personalizados a la base utilizada para fijar la bola de cristal. Por ejemplo, se pueden añadir varios orificios alrededor del borde de la base para sujetar un asa metálica o pasar un cordón. Estas estructuras adicionales facilitan sacar rápidamente la bola de cristal del recipiente después del 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 que presionen los laterales de la bola de cristal para asegurarla por completo dentro del 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 ella bloqueará el láser e interferirá en el proceso de grabado.

Selección del líquido para el grabado interior de la bola 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 la dispersión del láser, estabilizando la trayectoria de luz y el enfoque, y garantizando que la energía se aplique de forma uniforme en la ubicación interna predeterminada. Además, alivia el estrés térmico, 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:

Coincidencia 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 por refracción en la interfaz.

Punto 2:

Pureza óptica: el líquido debe ser muy transparente, sin impurezas ni burbujas, y tener una tasa de absorción del láser UV ≤5%, garantizando que no se disperse 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 turbidez 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 el estrés térmico 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 un reflejo evidente ni un límite visible entre la bola de cristal y el líquido (la interfaz es “invisible”), la coincidencia del índice de refracción es alta.
• Si la interfaz refleja intensamente, muestra un claro efecto de capas de luz y sombra, o el líquido está turbio con burbujas o sedimentos, la compatibilidad es deficiente.

Método 2:

Grabado de prueba (método principal):

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

• Asegúrate de que el enfoque del grabado sea preciso, sin distorsión del patrón ni desenfoque en los bordes (para evitar la desviación por refracción).
• Verifica que el interior de la bola de cristal no presente grietas irregulares y que las microexplosiones estén distribuidas de forma uniforme, 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 separación en capas, y la superficie de la bola de cristal debe permanecer intacta.
• Vuelve a hacer un grabado de prueba y asegúrate de que los resultados sean coherentes con la prueba inicial, sin ninguna 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 Configuración del grabado interior

Abre xTool Studio, conecta tu xTool F2 Ultra UV en xTool Studio y configura el modo en “Inner Engraving” (Grabado interior).

Paso 1:Asegúrate de que el elevador quede fijado a la placa base del 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, a continuación, haz clic en “Next” (Siguiente).

• Al procesar una bola de cristal, es necesario usarla junto con el aceite de grabado interior. Por ello, 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 esté usando. Que las formas coincidan garantiza mediciones precisas de la posición del recipiente dentro del área de procesado del equipo y asegura que el modelo generado por el software se ajuste al escenario real.
• Se recomienda que el tamaño del material coincida con las dimensiones del recipiente. Lo ideal es que el tamaño del material se mantenga dentro del rango de procesado del equipo.
• La configuración del valor del índice de refracción puede afectar al efecto de grabado dentro 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, a continuación, haz clic en “Import Canvas” (Importar lienzo).

El valor del eje X y el valor del eje Y vienen determinados por el tamaño del recipiente. En este tutorial, el diámetro del recipiente es de aproximadamente 100 mm. Dado que el recipiente se coloca en el centro de la placa superior del elevador, el valor a introducir en el eje X 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 Procesado del modelo 3D

Paso 1:

Coloca el modelo 3D que quieres procesar dentro del área de trabajo del software, o utiliza AI Make para generar de forma inteligente el modelo de grabado 3D que necesitas.

Paso 2:

Una vez creado el modelo 3D, puedes hacer clic en “Scale to Fit” (Ajustar a escala) para ajustar su tamaño. Asegúrate de que el modelo 3D queda dentro de los límites del modelo del recipiente y se ajusta al 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 de forma individual el largo, el ancho y el alto. Puedes ajustar los valores de los ejes X, Y y Z junto a “Size” (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 hasta la posición en la que quieras que se grabe. Puedes ajustar los valores de los ejes X, Y y Z junto a “Position” (Posición) en la parte superior de la página.

Paso 3:

Selecciona el material “K9 Inner Carved Glass” (Vidrio K9 para grabado interior). (1) Haz clic en “Unknown Material” (Material desconocido). (2) Haz clic en “Other” (Otro). (3) Haz clic en “Glass” (Vidrio). (4) Haz clic en “K9 Inner Carved Glass”. (5) Haz clic en “Apply” (Aplicar).

Configura los parámetros de grabado：se recomienda usar los parámetros sugeridos para el procesado. Si el efecto de grabado necesita ajustarse, 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.

Después de hacer clic en Process (Procesar), baja la carcasa protectora para empezar a grabar la bola de cristal.

Paso 4:

Espera a que el procesado termine，Una vez finalizado, pulsa el botón de encendido para apagar el xTool F2 Ultra UV y retira 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, a continuación, colócala sobre una base fija.