Laserbeschriftung – Verfahren und Anwendung
Laser eignen sich zur Durchführung verschiedener Operationen. Eine davon ist die Laserbeschriftung. Es ist ein Prozess, bei dem ein Laserstrahl zum Markieren oder Gravieren auf verschiedenen Oberflächen verwendet wird. Aus dieser Möglichkeit ergeben sich heute zahlreiche Anwendungen.
Laserbeschriftung ist ein äußerst vielseitiges Verfahren im Prozess der Laserbearbeitung. Es ist ein gebräuchlicher Begriff, der synonym für verschiedene Prozesse wie Ablation, Ätzen, Schäumen, Färben, Karbonisieren usw. verwendet wird. Die Wahl des Verfahrens hängt von den Material- und Qualitätsanforderungen ab.
Vorteile der Laserbeschriftung
Es gibt viele Vorteile, die auf der Seite des Lasers im Vergleich zu anderen Methoden liegen. Hier listen wir die wichtigsten auf.
Kontaktloses Verfahren
Laserbeschriftung ist ein berührungsloses Verfahren. Das bedeutet, dass die Ausrüstung nicht in physischen Kontakt mit dem zu markierenden Material kommt. Es betrifft nur die Bereiche, auf die der Laserstrahl gerichtet ist. Folglich gibt es keine Beschädigung des Materials durch Abrieb.
Präzision
Das Laserbeschriftungsverfahren ist äußerst präzise. Es kann verwendet werden, um Markierungen auf sehr kleinen Objekten mit beeindruckender Genauigkeit anzubringen. Beispielsweise werden Lasermarkierungen auf Leiterplatten angebracht. Hochwertige Beschriftungen sind klar und lesbar.
Umweltsicherheit
Die Laserbeschriftung ist eine umweltfreundliche Methode zur Durchführung des Ätzprozesses, da keine giftigen Nebenprodukte entstehen. Dasselbe gilt nicht für das Ätzen mit Säure.
Schnelle Geschwindigkeit
Im Vergleich zu anderen Verfahren ist die Laserbeschriftung extrem schnell. Durch den Einsatz werden der Zeitaufwand und damit auch die Kosten reduziert. Durch die Verwendung der richtigen Lasermarkierungsmethode für verschiedene Anwendungen kann der Zeitaufwand weiter reduziert werden.
Niedriger Preis
Außer den Stromkosten für die Geräte fallen bei der Laserbeschriftung keine laufenden Betriebskosten an. Das System erfordert wenig Personal für den Betrieb. Bediener müssen lediglich Maschinen einrichten, die die Arbeit automatisch erledigen.
Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Materialien
Dasselbe Laserbeschriftungssystem ist für unterschiedliche Materialien geeignet. Dies ermöglicht eine größere Flexibilität, da die meisten Branchen unterschiedliche Arten von Materialien verwenden. Dazu gehören verschiedene Metalle, wie Baustähle, Edelstähle, verschiedene Aluminiumsorten etc.
Unterschiedliche Prozesse mit demselben System
Dasselbe Laserbeschriftungssystem kann mit geringfügigen Modifikationen auch für die Lasergravur und andere Prozesse verwendet werden. Dies ist ein großer Vorteil, da keine zusätzliche Ausrüstung für unterschiedliche Prozesse und Anwendungen erforderlich ist.
Sicherer Prozess
Im Vergleich zu anderen Ätz- und Beschriftungsverfahren ist die Laserbeschriftung sicherer. Beim Markierungsprozess entstehen keine giftigen Dämpfe oder Abfallprodukte. Daher ist es sicher für die Person, die das Verfahren durchführt.
Aber die endgültige Qualität ist ein Garant dafür, dass die Produkte auch sicher für den Einsatz in verschiedenen Bereichen sind. Beispielsweise eignet sich die Laserbeschriftung zum Gravieren von Dentalgeräten. Die Produkte sind glatt genug, um im Mund des Patienten verwendet zu werden.
Haltbarkeit von Markierungen
Per Laser erzeugte Markierungen sind dauerhaft und haben eine hohe Kontrastqualität. Sie widerstehen Hitze, Abrieb und sogar Säuren. Sie sind beständig gegen Ausbleichen und Wasser.
Identische Kennzeichnung für große Chargen
Die Laserbeschriftung kann erfolgreich eingesetzt werden, um eine Vielzahl von Produkten mit einem festgelegten Design in der Massenproduktion zu kennzeichnen. Das System lässt sich einfach in die Produktionslinie integrieren.
Diese Wiederholbarkeit ist konsequent und ermöglicht eine schnellere Projektrealisierung mit der Möglichkeit, ein hohes ästhetisches Qualitätsniveau zu erreichen.
Laserbeschriftung in der Anwendung
Mit dem Erscheinen der ersten Lasermaschinen im Jahr 1965 beschränkten sich die Anwendungen zunächst nur auf das Schneiden. Im Laufe der Zeit wurde die Anwendung erweitert und vergrößert.
Laserbeschriftungsverfahren sind mittlerweile in der Industrie weit verbreitet. Eine davon ist die Produktkennzeichnung
QR-Code auf Metall
QR-Codes, Seriennummern, Barcodes, Daten und Teilenummern werden mit Lasern markiert. Gleiches gilt für Mindesthaltbarkeits- und Verfalldaten, Wartungsdaten und das Firmenlogo.
Die Lasermarkierung kann auch im Herstellungsprozess von Ausweisen und Chipkarten verwendet werden, da sie betrugssicher ist. Es wird unter anderem in der Lebensmittel-, Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin-, Elektronik-, Werbe- und Halbleiterindustrie eingesetzt.
Geeignete Materialien für die Laserbeschriftung
Laserbeschriftung kann die meisten Metalle gravieren. Laser können auch Kunststoffe, Keramik, Glas und Silizium markieren. Verbundwerkstoffe, Graphit, Gummi und LED können je nach Material schwarz oder in jeder anderen Farbe markiert werden. Auch das Beschriften von Edelsteinen – wie Rubinen, Saphiren und sogar Diamanten – erfolgt mittels Laserbeschriftung.
Verschiedene Methoden der Laserbeschriftung
Je nach Anwendung stehen mehrere Laserbeschriftungsverfahren zur Auswahl. Sehen wir uns einige dieser Methoden an.
Markierung durch Laserglühen
Laserglühen von Edelstahl
Bei diesem Verfahren erhitzt ein Laserstrahl lokal eine Metalloberfläche, um eine Markierung zu erzeugen. Diese lokalisierte Erwärmung verursacht strukturelle Veränderungen im Metall und führt zu einer Verfärbung. Die Markierung ist in der Regel schwarz, kann aber je nach Temperatur der erhitzten Schichten auch rot, grün oder gelb sein.
Laserstrahlen dringen nur 20 bis 30 µm in die Metalloberfläche ein. Dadurch entsteht eine ebene Oberfläche des Werkstücks. Diese Art des Glühens wird normalerweise bei Eisenmetallen und Titan durchgeführt.
Das Glühen ergibt ein dauerhaftes, verschleißfestes Ergebnis. Es wird von verschiedenen Branchen verwendet. Beispiele sind Medizin, Zahnmedizin, Automobil, Fertigung usw.
Laser-Gravur
Beim Gravieren trägt der Laserstrahl einen Teil des Materials von der Oberfläche ab. Dadurch entsteht auf der Oberfläche eine Markierung in Form einer Vertiefung. Für dieses Verfahren ist eine Vielzahl von Materialien geeignet. Beispiele sind Metalle, Kunststoffe, Stein und Keramik.
Beim Lasergravieren nimmt das Material die Hitze des Lasers auf, schmilzt und verdampft. Das Material reagiert auch mit Luft, was zu einer Farbänderung führt, die den Stempel besser erkennbar macht. Da es keine Verbrauchsmaterialien gibt, hat diese Technik im Vergleich zu anderen Verfahren, die Bohrer oder spezielle Gravierfarben verwenden, niedrige Betriebskosten.
Lasermarkierung der Haut
Wenn es um die Kennzeichnung organischer Materialien und synthetischer Polymere geht, ist die Karbonisierung die richtige Wahl. Beim Karbonisieren bricht die Hitze des Lasers die Kunststoffverbindungen auf und setzt Wasserstoff und Sauerstoff frei. Überall dort, wo diese Reaktion auftritt, verdunkelt sich der Bereich.
Da die entstehende Markierung grau bis blaugrau ist, ist die Karbonisierung für dunkle Artikel nicht immer geeignet. Dies führt zu einem geringen Kontrast zwischen dem markierten Teil und dem Rest des Werkstücks. Karbonisierung wird verwendet, um Holz, Papier, Leder, Verpackungsmaterialien usw. zu markieren.
Pulverbeschichtetes Aluminium für die Laserbeschriftung
Diese Methode der Laserbeschriftung eignet sich besonders für beschichtete Materialien. Bei diesem Verfahren trägt der Laser eine Schicht des Werkstücks ab, um die darunter liegende Schicht (das Substrat) freizulegen. Wenn zwei Ebenen unterschiedliche Farben haben, entsteht ein Kontrast.
Beschichtete Materialien wie eloxiertes Aluminium zeigen mit dieser Methode hervorragende Markierungen. Zu den Verwendungszwecken gehören Etiketten, Verpackungsartikel und Zubehör. Materialien, die normalerweise gut mit diesem Verfahren funktionieren, sind beschichtete Metalle, Laminate, Folien und Filme.
Das entfernbare Metall nimmt die Wärme auf und verdampft an der Stelle, an der der Laser auf die Oberfläche trifft. Auch in der Automobilindustrie findet dieses Laserätzverfahren Anwendung, wo ein Tag/Nacht-Design bevorzugt wird. Für eine effektive und gut lesbare Kennzeichnung ist es wichtig, dass die Deckschicht eine andere Farbe als das Grundmaterial hat. Ein anderer Name für diesen Prozess ist Ablation.
Färberei
Manchmal kann die chemische Zusammensetzung eines Materials beim Laserätzen zu unserem Vorteil genutzt werden. Der Laserstrahl erzeugt eine lokalisierte Erwärmung. Diese Erwärmung fördert eine chemische Reaktion. Wenn die Nebenprodukte eine andere Farbe haben, sorgen sie überall dort, wo der Laser mit der Oberfläche in Kontakt kommt, für einen hohen Kontrast.
Das Färben erfordert kein Eindringen. Die Bildung der Markierung hängt von der Dicke der Oxidschicht ab.
Die Kunststoffmarkierung verwendet ein Färbeverfahren. Das Ergebnis der lokalen Erwärmung ist die Ablagerung von Ruß auf dem Material. Es sieht aus wie ein dunkler Fleck auf der Oberfläche.
