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Die fünf Schritte der Laserbeschriftung

authorIcon Veröffentlicht von Jerome Landry, 17. September 2019 topicIcon Laserbeschriftung

Laserbeschriftung beschreibt den Prozess der Beschriftung von Teilen oder Werkstücken mittels Lasertechnologie. Ein Laserstrahl trifft auf das Material, wobei dessen Energie eine Reaktion auslöst, die eine dauerhafte Markierung hinterlässt. Die Geschwindigkeit, die Leistung und der Fokus, mit denen der Laserstrahl auf das Teil trifft, führen zu verschiedenen Laserprozessen. Bei der Beschriftung kommen die Lasergravur, das Laserätzen, die Anlassbeschriftung oder der Laserabtrag zum Einsatz.

Die Wahl der richtigen Lasertechnologie und Konfiguration ist dabei der Schlüssel zu einer erfolgreichen Beschriftung Ihrer Teile. Damit bestimmt werden kann, was Sie brauchen, müssen Sie zunächst die Anforderungen Ihrer Anwendungsbereiche definieren. Dies umfasst unter anderem folgende Informationen:

  • Material, Größe und Geometrie Ihrer Teile
  • Ihre für die Beschriftung verfügbare Zeit
  • Ihr Produktionsprozess

Lesen Sie weiter und erfahren Sie, wie diese Faktoren dabei helfen, das für Sie richtige Lasersystem, die richtige Leistung und den entsprechenden Prozess zu bestimmen.

1. Alle Materialien haben ein Absorbtionsspektrum

Die von den meisten industriellen Lasersystemen abgegebenen Wellenlängen können vom bloßen Auge nicht gesehen werden, weshalb man sie sich nur schwer vorstellen kann. Allerdings reagiert jedes Material anders auf verschiedene Wellenlängen. 

Jedes Material hat eine einzigartige Zusammensetzung, die bestimmte Wellenlängen absorbiert und andere nicht. Da Laser eine einzige Wellenlänge erzeugen, handelt es sich hierbei um hochspezialisierte Werkzeuge für die Beschriftung von ganz speziellem Material. Folglich haben verschiedene Materialien andere Anforderungen in Bezug auf den Laser.

Je nachdem, welches Material Sie verwenden, benötigen Sie entweder ein Faserlasersystem oder ein CO2-Lasersystem.

2. Faserlasersysteme und CO2-Lasersysteme erzeugen verschiedene Wellenlängen

Die verschiedenen Typen von Lasern emittieren unterschiedliche Wellenlängen in Abhängigkeit ihres Verstärkungsmediums - eine Komponente der Laserquelle. Das Material, das Sie beschriften wollen, gibt vor, welche Art von Laserbeschriftungssystem Sie benötigen.

Faserlasersysteme eignen sich am besten für die Beschriftung von Metallen

Faserlasersysteme werden zuweilen auch als Festkörper-Laser bezeichnet. In ihrer Laserquelle befindet sich eine optische Faser, welche wiederum ein seltenes Metall wie Ytterbium enthält. Sie erzeugen ein Laserlicht mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 Mikrometer (1064 nm). Die meisten Metalle reagieren gut auf Faserlaser-Beschriftung. 

Gasförmige Lasersysteme eignen sich bestens für die Beschriftung von organischem Material

Gasförmige Lasersysteme haben eine Laserquelle, die Gas enthält. Die bekanntesten Gaslaser sind CO2-Laser. Diese Laserbeschriftungssysteme können Laserlicht bei Wellenlängen zwischen 9 Mikrometer und 10,2 Mikrometer (9.000-12.000 nm) erzeugen. Die meisten organischen Verbindungen reagieren gut auf diese Wellenlängen. Im Gegensatz zu den Wellenlängen von Faserlasersystemen, reagieren Metalle schlecht auf diese Wellenlängen.

Erzählen Sie uns von Ihrem Anwendungsbereich

3. Jeder Laser-Markierprozess bietet verschiedene Möglichkeiten

Ihr Anwendungsbereich gibt vor, welcher Laser-Markierprozess für Sie am besten geeignet ist. Vielleicht müssen Sie zum Beispiel widerstandsfähige Markierungen erzeugen, die nicht entfernbar sein dürfen. Oder der Markierprozess muss an eine spezielle Taktzeit angepasst werden. 

Damit Sie den für Sie richtigen Laserprozess wählen können, müssen Sie sowohl Ihre Anforderungen als auch Ihren Produktionsprozess kennen.

Mittels Lasergravur werden widerstandsfähige Beschriftungen erstelltBeispiel der Lasergravur

Bei der Lasergravur werden Markierungen tief in das Material eingebracht, indem Teile des Materials zu Staub zersetzt werden. Lasergravurmaschinen werden unter anderem für FIN-Beschriftungen genutzt. Für diese ist üblicherweise eine Tiefengravur erforderlich, die Haltbarkeit garantiert und Verfälschungen verhindert. Außerdem werden Sie für Markierungen verwendet, die widerstandsfähig gegenüber aggressiven Nachbehandlungen wie der Strahltechnik sein müssen.

Laserätzen eignet sich für Markierungen mit hohem Kontrast und hoher GeschwindigkeitBeispiel des Laserätzens

Laserätzen kommt üblicherweise zum Einsatz, wenn der Laser-Markierprozess so schnell wie möglich ablaufen muss, damit er in eine Produktionslinie integriert werden kann. Diese Technologie sorgt für ein fast sofortiges Schmelzen der Materialoberfläche, wodurch höhere und flachere Unebenheiten erzeugt werden. So entstehen unter anderem kontrastreiche schwarze und weiße Markierungen. 

Die Anlassbeschriftung wird eingesetzt, um Material zu schützen, das nicht beschädigt werden darfBeispiel der Anlassbeschriftung

Die löst eine chemische Reaktion unterhalb der Materialoberfläche aus. Dabei wird weder etwas zersetzt, noch wird etwas verdrängt oder geschmolzen. Es ist eine der ganz wenigen Lösungen für die Markierung von Edelstahl, dessen Oberfläche von der Markierung nicht beeinträchtigt werden darf. Die Anlassbeschriftung wird auch für ästhetische Anwendungsbereiche wie Logos genutzt. Obwohl sie langsamer als andere Laser-Markierprozesse ist, erzeugt sie die schönste Oberflächenqualität.

Mittels Laserabtrag entstehen Beschriftungen durch EntschichtenBeispiel für Laserabtrag

Der Laserabtrag erzeugt eine Beschriftung, indem von der Oberfläche etwas anderes als Material (üblicherweise Lack) entfernt wird. Ein Teil des Lacks kann zum Beschriften einer Kennung, zum Beispiel in Form eines Barcodes, entfernt werden. Laserabtrag verfolgt das gleiche Prinzip wie Laserreinigung. Der einzige Unterschied ist der Anwendungsbereich: das Ziel ist es, zu beschriften und nicht zu reinigen. In bestimmten Fällen stellt der Laserabtrag die schnellste Laserbeschriftungslösung dar. So ist beispielsweise das Entlacken schneller als das Beschriften von Stahl.

Verschiedene Prozesse sind möglich, hängen aber von Ihrem Material ab

Klicken Sie auf Ihr Material, um herauszufinden, welcher Laserprozess für Sie geeignet ist:

4. Gepulste Laserstrahlen haben eine höhere Energiedichte

Eine Erhöhung der Laserleistung sorgt gleichzeitig für eine höhere Energiedichte. Da unterschiedliche Lasermarkiertechnologien verschiedene Energiedichten benötigen, ist für bestimmte Anwendungsbereiche eine höhere Laserleistung notwendig. So ist die Lasergravur beispielsweise die Markiertechnologie, die die höchste Energiedichte benötigt.

Allerdings gilt es zu beachten, dass mehr Leistung höhere Kosten zur Folge hat. Auch wenn eine Erhöhung der Laserenergie der Schlüssel zur Erhöhung der Energiedichte des Laserstrahls ist, so ist es nicht der einzige Weg.

Laserstrahlen können entweder gepulst oder kontinuierlich sein. Laser mit konstanter Welle geben kontinuierlich Laserstrahlen ab. Pulslaser geben Laserstrahlen in einer eingestellten Wiederholrate ab.

Ein gepulster Laserstrahl erreicht bei gleicher Laserleistung höhere Energiespitzen. Zur Verdeutlichung stellen Sie sich vor, dass Sie einen Nagel mit einem Hammer einschlagen. Je schneller Ihre Schlagabfolge, desto weniger Energie hat jeder einzelne Schlag.

Pulslasersysteme werden folglich anstelle von Lasern mit konstanter Welle für Markieranwendungen eingesetzt, die eine höhere Energiedichte voraussetzen. Sie können ihre Aufgaben außerdem bei höheren Geschwindigkeiten durchführen.

Lasergravursysteme von Laserax geben entweder gepulste oder kontinuierliche Laserstrahlen ab. Da Metalle eine höhere Energiedichte verlangen als organische Materialien, werden Laserstrahlen von Faserlasersystemen gepulst, während sie bei CO2-Systemen kontinuierlich sind.

Schauen Sie sich folgendes Video an, um ein Faserlaser Markiersystem in Aktion zu sehen.

 

5. Laser stellen eine Beschriftungslösung für alle Arten der Fertigungsindustrie dar

Immer mehr Fertigungsindustrien setzen auf Laser als Beschriftungslösung. Das hat seine Gründe.

Die Laserbeschriftung bietet eine vollständige Rückverfolgbarkeit

Laserbeschriftung ermöglicht eine direkte und dauerhafte Markierung auf dem Teil. Im Gegensatz zu anderen Beschriftungsmethoden kann der Beschriftungsprozess am Beginn der Produktionslinie durchgeführt werden. 

Selbst wenn die Markierung noch vor Behandlungen wie der Strahltechnik und der Tauchlackierung (KTL/ATL) stattfindet, behalten die Beschriftungen ihre hohe Qualität über die gesamte Lebensdauer des Teils hinweg. Es besteht also kein Grund zur Sorge, dass die Qualität von Datenmatrix-CodesBarcodes oder alphanumerische Seriennummern verloren gehen könnte.

Es gibt keine Verbrauchsstoffe

Die Tatsache, dass es keine Verbrauchsstoffe gibt, vereinfacht den Markierprozess. Dies sorgt zudem für eine Verbesserung der Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, da Technologien, bei denen Chemikalien oder Tinte zum Einsatz kommen, ersetzt werden. Der Verzicht auf Verbrauchsstoffe ist außerdem kosteneffizient, da die jährlichen Betriebskosten sinken.

Reduzieren Sie den Wartungsbedarf

Laserbeschriftungsgeräte und Laserbeschriftungssysteme haben keine beweglichen Teile. Somit ist die Wahrscheinlichkeit, dass Komponenten brechen, deutlich geringer. Lasermaschinen benötigen folglich weniger Wartung und sind weniger ressourcenaufwändig als die Maschinen, die sie ersetzen. Ihre Laserquelle ist äußerst zuverlässig und hat eine mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) von 100.000 Stunden. Je nach täglichem Gebrauch kann dies eine Betriebszeit von mehr als 10 Jahren bedeuten.

Erzählen Sie uns von Ihrem Anwendungsbereich

 

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Jerome Landry

Trained in physics and physical engineering, Jerome has been working in the high-tech industry for more than 4 years. He is currently a technical sales specialist at Laserax. He has hands-on experience with laser processes and their interaction with materials, as well as with industrial traceability standards. This allows him to guide clients toward the best laser solution.