Die Anlassbeschriftung bzw. Laserbeschriftung trägt nichts von einer Metalloberfläche ab. Tatsächlich verändert die Markierung die Oberflächenrauheit der Metalloberfläche nicht. Es ist gerade für solche Anwendungen geeignet, bei denen Rostbildung oder Bioburden auf ein Minimum beschränkt werden müssen.
Bei der Anlassbeschriftung wird Metall mit einem Laserstrahl langsam erwärmt. Während sich das Metall erhitzt, diffundiert Sauerstoff unter die Oberfläche. Dadurch beginnt das Metall im Inneren zu oxidieren. Nach dem Abkühlen wird die daraus resultierende Farbveränderung sichtbar.
Die Dicke der inneren Oxidschicht hängt von der höchsten Temperatur ab, die die Metalloberfläche beim Erwärmen erreicht. In den meisten Fällen bleibt sie jedoch unter 3000 Å (300 nm).
Die maximale Oberflächentemperatur wird über die Intensität der Laserpulse, die Geschwindigkeit, mit der sich der Laserstrahl über die Oberfläche bewegt, und den Linienabstand zwischen den aufeinanderfolgenden Überfahrten gesteuert.
Mit der Anlassbeschriftung lassen sich die Oberflächen bestimmter Metalle gezielt einfärben: Stahl, Titan und Edelstahl.
Die Anlassbeschriftung unterscheidet sich grundlegend von anderen Verfahren der Laserbeschriftung. Mehr dazu erfahren Sie im Artikel Laserätzen, Lasergravur und Anlassbeschriftung: Wo liegt der Unterschied?.
Das farbige Erscheinungsbild von Metall, das durch Laseranlassen bearbeitet wurde, lässt sich durch das Phänomen der Dünnschichtinterferenz erklären. Trifft Licht auf eine angelassene Metalloberfläche, wird es durch unterschiedliche Reflexionen in zwei Wellen aufgeteilt.
Die erste Reflexion entsteht, wenn das Umgebungslicht auf die oberflächennahe Oxidschicht trifft. Die zweite entsteht, wenn der durch die Oxidschicht übertragene Lichtanteil auf das unveränderte Grundmaterial trifft.
Beim Blick auf das Metall nimmt das Auge eine Überlagerung des Lichts wahr, das von der oberflächennahen Oxidschicht reflektiert wird, und des Lichts, das vom Grundmaterial zurückgeworfen wird.
Die Wellen der beiden Reflexionen sind phasenverschoben und besitzen unterschiedliche Wellenlängen. Sie überlagern sich entweder konstruktiv oder destruktiv und verleihen dem Metall dadurch eine bestimmte Farbe.
Die Hauptfarbe des Metalls wird von der Wellenlänge bestimmt, bei der sich die beiden Wellen vollständig konstruktiv überlagern. Im Alltag lässt sich dieses Phänomen beispielsweise an den schillernden Farben von Seifenblasen beobachten.
Die Oxidschicht absorbiert außerdem einen Teil des Lichts, das sie durchdringt. Je dicker die Schicht wird, desto mehr Licht wird absorbiert und desto weniger wird reflektiert. Die Oberfläche erscheint dadurch zunehmend dunkler. Durch eine genaue Steuerung der Laserparameter lassen sich unterschiedliche, klar definierte Farben erzeugen.
Edelstahl wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner geringen chemischen Reaktivität häufig in der Medizin-, Automobil-, Lebensmittel-, Energie- und Schwerindustrie eingesetzt.
Diese Eigenschaften beruhen auf einer Chromoxidschicht, die sich durch einen spontanen Prozess bildet, der als Passivierung bezeichnet wird. Diese Passivschicht schützt Edelstahl vor Rost.
Selbst wenn ein Teil der Chromoxidschicht abgekratzt wird, bildet sich eine neue Schicht. Dadurch bleiben die Korrosionsbeständigkeit und die chemische Passivität des Metalls erhalten.
Beim Laseranlassen wird die bestehende Chromoxidschicht aufgeschmolzen. Ähnlich wie bei einem Kratzer bildet sich anschließend spontan eine neue Passivschicht, die den Edelstahl weiterhin vor Korrosion schützt.
Die Passivierung nach dem Anlassprozess kann die Beschriftung auf dem Stahl jedoch beeinträchtigen. Deshalb müssen die Beschriftungs- und Passivierungsparameter aufeinander abgestimmt werden. Nur so lässt sich eine hochwertige Beschriftung erzeugen und zugleich sicherstellen, dass das Metall weiterhin vor Korrosion geschützt bleibt.
Die Anlassbeschriftung kann auf Titan, Stahl und Edelstahl eingesetzt werden. Je nach Prozessparametern entstehen unterschiedliche Farbtöne, darunter Blau-, Braun- und Gelbtöne. Besonders interessant ist das Verfahren für die Kennzeichnung von medizinischen Geräten, da keine Vertiefungen oder schwer zu reinigenden Bereiche entstehen, in denen sich die mikrobielle Belastung erhöhen könnte. Darüber hinaus wird die Anlassbeschriftung zur Kennzeichnung von Automobilteilen eingesetzt, die rostanfällig sind, insbesondere im Abgassystem.
Referenz:
Migliore, L. R. (Hrsg.). (1996). Laser Materials Processing. New York: M. Dekker. 309 S.
Der Markt für industrielle Laserbeschriftung hat sich in den vergangenen Jahren durch technische Fortschritte stark verändert. Was als Alternative zu Markierungsverfahren begann, ist heute der Standard für die dauerhafte Produktkennzeichnung in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizintechnik-, und Elektronikfertigung.
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