Was ist Laserbeschriften?
Lasermarkierer werden in der Fertigung seit Jahrzehnten zur Herstellung dauerhafter Markierungen eingesetzt. Seit der Entwicklung des gepulsten Faserlasers und dessen zunehmender Verbreitung als Markierungsquelle Mitte bis Ende der 2000er Jahre ist die Nachfrage nach dieser Technologie erheblich gestiegen. Diese gepulsten Faserlaser bieten in Kombination mitCO₂-, Nd:YVO₄-, Pikosekunden- und Femtosekundenlasern eine Markierungslösung für nahezu jedes Material. Heute Laserbeschriften eine kostengünstige, schnelle und qualitativ hochwertige Lösung für viele Märkte und unzählige Anwendungen, angetrieben durch den Bedarf an Rückverfolgbarkeit und Nachverfolgbarkeit.
Wie funktioniert eine Laserbeschriftung?
Ein Laser kann auf einer Vielzahl von Materialien, darunter Metalle, Kunststoffe, Glas und Keramik, eine dauerhafte Markierung anbringen. Die Markierung wird mithilfe von drei Hauptverfahren direkt auf das Werkstück aufgebracht: durch Oberflächenkontrast, durch Aufschmelzen der Oberfläche und durch Gravur.
Ein Lasermarkierer besteht aus einer Laserquelle, einem Scankopf für die Bewegung und Linse die Fokussierung. Der Laser liefert die Energie bzw. Leistung, die zur Erzeugung der Markierung benötigt wird; der Scankopf enthält zwei orthogonale Spiegel, sogenannte Galvanometer, die den Laserstrahl schnell in x- und y-Richtung bewegen, um den Markierungsverlauf nachzuzeichnen; und die Linse den Laserstrahl auf das Werkstück. Typischerweise wird ein Strahlaufweiter verwendet, um die richtige fokussierte Spotgröße zu erzeugen. Das Markierungs- oder Gravurmuster wird mit einer einfachen Software erstellt, die das ausführbare Bewegungsprogramm auf die Steuerung des Scankopfes herunterlädt. Nach dem Herunterladen führt der Scankopf die Bewegung aus und steuert dabei das Ein- und Ausschalten des Lasers.
Lasermarkierer und -gravierer sind äußerst flexibel und können jede Art von Markierung erstellen: alphanumerische Zeichen, maschinenlesbare Codes (z. B. DataMatrix-Codes), Grafiken und Logos in hoher Auflösung und Qualität. Das Verfahren ist berührungslos, erfordert keine Verbrauchsmaterialien und wird in allen Bereichen der Fertigungsindustrie eingesetzt.
Laser zur Kennzeichnung
Faser |
Gepulste Faserlaser, die im Wellenlängenbereich um 1 Mikrometer arbeiten, sind gut auf die Absorption der meisten Metalle abgestimmt, was sie in der Regel zur ersten Wahl für die Markierung und Gravur dieser Materialien macht. Darüber hinaus gibt es viele Kunststoffe, die ebenfalls mit dem gepulsten Faserlaser markiert werden können. Diese Laser bieten eine kostengünstige Markierungslösung mit niedrigen Betriebskosten, hoher Zuverlässigkeit, langer Lebensdauer, ausgezeichneter Strahlqualität und einfacher Implementierung. Es gibt zwei Hauptvarianten von gepulsten Faserlasermarkierern: gütegeschaltete und MOPA (Leistungsverstärker). Die gütegeschaltete Version liefert Nanosekundenimpulse, deren Impulsform, Impulsbreite und Spitzenleistung von der Frequenz abhängen. Der MOPA bietet mehr Flexibilität, da Pulsform, Dauer und Spitzenleistung weitgehend unabhängig von der Frequenz gewählt werden können, was insbesondere bei der Markierung von Kunststoffen von Vorteil ist. |
CO₂ |
CO₂-Laserstrahlen im fernen Infrarotbereich bei etwa 10 Mikrometern, was sich gut für organische Materialien und Kunststoffe eignet. Dadurch sind sie ideal zum Markieren und Gravieren von Holz sowie zum Gravieren von Kunststoffen. Bei Kunststoffen wird die normalerweise kontrastlose Gravurmarkierung mithilfe von Umgebungs- oder Fremdlicht abgelesen, das mit der Gravurtiefe interagiert und so einen Kontrast zum Grundmaterial „erzeugt“. |
Nd:YVO₄ |
Nd:YVO4 or vanadate lasers are diode-pumped solid-state lasers (DPSS) that offer laser wavelengths around 1 micron, green and UV. These lasers provide the best mark quality due to excellent beam quality, and very short pulses (<20ns) with high peak power (>20kW). DPSS lasers, particularly in green, offer excellent laser sources for the semiconductor industry, while UV lasers offer high contrast marks on plastics. |
Pikosekunden- und Femtosekundenlaser |
Sowohl Pikosekunden- als auch Femtosekundenlaser zeichnen sich durch sehr kurze Pulsdauern und sehr hohe Spitzenleistungen aus, wodurch sich auch anspruchsvolle Materialien oder Markierungsanforderungen bearbeiten lassen. Zu den Anwendungsbeispielen zählen die rissfreie Glasmarkierung sowie die korrosionsbeständige dunkle Markierung von Edelstahl für medizinische Geräte. |
Welche Materialien lassen sich mit Lasern beschriften?
Laser können viele Materialien beschriften, wobei die Wahl des Lasers von der Auflösung, der Qualität, dem Kontrast und dem Budget abhängt.
Kunststoffe: Nahezu jeder Kunststoff lässt sich mit einemCO₂-Laser, einem Nanosekunden-Faserlaser oder einem Nd:YVO₄ -Laser beschriften. Zu den gängigen Materialien zählen Nylons, PET, Polycarbonate, Polyethylen, Polypropylen, ABS und viele mehr! In vielen Fällen muss die Markierung kontrastreich sein, was in der Regel mit einem gepulsten Faser- oderNd:YVO4-Laser erreicht werden kann. Diese Laser erzeugen Kontrast, indem sie den Kunststoff schmelzen, wobei entweder ein „Schaum“- oder ein „Karbonisierungs“-Effekt entsteht; letzterer ist typischerweise hell, ersterer dunkel. Der Nd:YVO4-Laser bietet Optionen für grünes und UV-Licht, mit denen Kunststoffe durch einen als Bleichen bezeichneten photochemischen Prozess mit hohem Oberflächenkontrast markiert werden können. Diese Art der Markierung verändert die physikalische Oberfläche des Teils nicht. Wenn Kontrast, Auflösung und Markierungsqualität weniger wichtig sind, stellt derCO₂-Laser eine hervorragende, kostengünstige Laserquelle dar.
Metalle: Eine Vielzahl von Metallen kann markiert oder graviert werden, darunter Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium, Nickel und Titan. Kontrastreiche Markierungen lassen sich auf verschiedene Weise erzielen: durch die Bildung von Oxidschichten, durch Umschmelzen der Oberfläche oder durch Gravur in die Oberfläche.
Bei medizinisches Gerät wird eine schwarze oder dunkle Markierung verwendet, die einen hohen Kontrast bietet, ohne die Oberflächenmorphologie zu beeinträchtigen. Die Markierung ist auf der Oberfläche des Bauteils nicht spürbar, was sehr wichtig ist, um Ansammlungen von Schmutz oder Ablagerungen zu vermeiden, die zu einem Nährboden für Bakterien werden könnten. Bei Titan kann dies eine blaue Markierung sein, die ein sehr cooles Aussehen hat!
Die schwarze oder dunkle Markierung auf wiederverwendbaren medizinischen Geräten muss unter Umständen Passivierungs- oder Autoklavierprozesse überstehen. In diesem Fall erzeugt ein Pikosekundenlaser mit einem für das Material und die Form des Bauteils optimierten Verfahren eine Markierung, die selbst den härtesten Passivierungsbedingungen und zahlreichen Autoklavierzyklen standhält.
Für die Metallgravur werden Hochleistungs-Lasermarkierer empfohlen, in der Regel mit 50 bis 100 W, die über ausreichend Leistung verfügen, um bei kurzen Zykluszeiten die gewünschten Gravurtiefen zu erzielen.
Keramik und Glas: Glas kann mitCO₂-Lasern, Nd:YVO₄ Wellenlänge sowie Pikosekunden- und Femtosekundenlasern markiert werden. Die Wahl des Lasers hängt von den Anforderungen an die Markierung ab. CO2-Laser erzeugen Oberflächen- oder leicht unter der Oberfläche liegende Mikrorisse, um die Markierung zu erzeugen; sie werden häufig für Kalk-Natron-Glas wie Weinflaschen verwendet. UV-Nanosekundenlaser erzeugen feinere mikrorissige Markierungen und können eine unter der Oberfläche liegende Markierung im Inneren des Glases erzeugen. Femtosekundenlaser bieten die ultimative Markierungsqualität: Sie markieren im Inneren des Glases ohne Mikrorisse und sind nur unter bestimmten Lichtbedingungen sichtbar – ideal für den Fälschungsschutz. Für Keramik werden in der Regel Nd:YVO4-Laser verwendet, entweder bei einer Wellenlänge 1 Mikrometer Wellenlänge manchmal bei der grünen Wellenlänge, je nach Markierungsqualität und Keramiktyp.
Epoxidharze und Kunstharze: Diese Materialien, wie sie beispielsweise in Schaltkästen verwendet werden, lassen sich in der Regel mit 1-Mikrometer-Lasern – entweder Faser- oder Nd:YVO₄-Lasern – beschriften, wodurch kontrastreiche Markierungen erzielt werden. Bei Halbleitern erfolgt die Markierung von IC-Chips aus Epoxidharz oder Elastomer mit 1-Mikrometer- oder Grünlasern. In bestimmten SEMI-Anwendungen muss die Markierungstiefe auf etwa 10 Mikrometer begrenzt werden, was in der Regel mit Nd:YVO4-Lasern erreicht wird.
Was sind die Vorteile der Laserbeschriften?
- Laserbeschriften bietet zahlreiche Vorteile
- Berührungsloses Verfahren – keine mechanische Krafteinwirkung auf das Werkstück
- Permanente Markierungen – die Markierungen lassen sich nicht abreiben
- Einfach zu bedienen, nahtlose Integration – dank der benutzerfreundlichen Software sind Nutzung und Integration im Handumdrehen erledigt
- Keine Verbrauchsmaterialien – ein umweltfreundliches Verfahren, bei dem weder Tinten noch Stifte oder Chemikalien ausgetauscht werden müssen
- Äußerst zuverlässig – Lasermarkierer sind äußerst robust und basieren auf einer ausgereiften Technologie
- Lange Lebensdauer – in der Regel mehrere Zehntausend Betriebsstunden; gepulste Faserlaser beispielsweise können weit über 50.000 Betriebsstunden erreichen
- Markieren Sie nahezu jedes Material – Metalle, Kunststoffe, Keramik, Glas, Epoxidharze
- Jedes beliebige Muster: alphanumerische Zeichen, Maschinencodes, Grafiken und Logos
- Flexibilität – dynamische Größenanpassung der Markierung, einzelne oder mehrere Teile, stationär oder im laufenden Betrieb, individuelle Serialisierung, datenbankbasierte fortlaufende Codes – was auch immer Sie wünschen, es ist möglich!