Markieren und Gravieren

Faserlaser sind eine kostengünstige Alternative für die Laser-

markierung bzw -beschriftung eines großen Spektrums von

Konsum- und Industriegütern. Die zunehmende Notwendigkeit

der Rückverfolgbarkeit von Materialien, von Maßnahmen

zur Bekämpfung von Fälschungen oder der

Produktkennzeichnung erfordert ein Verfahren

zur schnellen und nicht löschbaren Markierung.

                              

Lasertechnologie ist die vielseitigste

Markierlösung, da sie es ermöglicht,

die Materialoberfläche ohne

Oberflächenkontakt, Tinten oder

Farbstoffe zu beschriften oder zu

gravieren.

Die guten Absorptionseigenschaften der meisten Metalle bei Wellenlängen im nahen Infrarotbereich machen Faserlaser zu einer äußerst attraktiven Lösung für Lasermarkieranwendungen. Die Strahlqualität, die kompakte Bauweise und der wartungsfreie Betrieb der Q-Switch und CW-Laser von IPG Photonics sind für ein breites Anwendungsspektrum ausgelegt und erfüllen die meisten Markierungsanforderungen.

Q-Switch Faserlaser mit einer Pulsenergie von bis zu 10 mJ und einer durchschnittlichen Leistung von bis zu 200 W bieten die hohen Spitzenleistungen und Pulse im Nanosekundenbereich, die zum Markieren der meisten Materialien verwendet werden können. Die hohe Spitzenleistung ermöglicht die Beschriftung von reflektierenden Materialien wie Gold und Aluminium. Beispiele hierfür sind tiefe dauerhafte Markierungen auf Hochleistungsgetrieben und Autoteilen.

Die CW-Singlemode-Faserlaser erfüllen die Anforderungen für die Markierung von Metallen. Die CW-Ausgangsleistung ist wichtig, wenn schnelle, saubere Markierungen erforderlich sind, die die Oberfläche nicht verändern.

 

Metallarten

Edelstahl & Stahl Karbonstahl Gold & Silber Aluminium
Glas & Keramik Nickellegierungen Messing & Kupfer Titan

 

 

 

Das Verfahren zur Markierung von Polymeren hängt in hohem Maße vom Grundmaterial, von Zusatzstoffen und anderen Bestandteilen ab, aus denen fertige Polymere bestehen. Dies bedeutet, dass die Markierbarkeit von Polymeren von Charge zu Charge variieren und sich sogar zwischen den verschiedenen Bereichen einer Komponente unterscheiden kann. Das Verfahren erfordert daher spezifische Konfigurationsparameter für jede Markieranwendung.

Die Strahlqualität, der Markierungskontrast und die Bearbeitungsgeschwindigkeit der 1 Mikrometer- Q-Switch Laser von IPG sind für ein breites Anwendungsspektrum ausgelegt und erfüllen die meisten Markierungsanforderungen. Q-Switch Faserlaser mit einer typischen Pulsenergie von 1 mJ bieten eine ausreichende Spitzenleistung für die Markierung vieler Polymermaterialien. Die hohe Leistungsdichte ermöglicht die Markierung von Polymeren wie Nylons und Urethanen, deren Beschriftung bisher schwierig war. Gepulste Laser mit variabler Pulsdauer bieten zudem die zusätzlichen Steuerungsmöglichkeiten, die für einige besonders sensible Markieranwendungen erforderlich sein können, z. B. das Anbringen von Markierungen unter der Oberfläche in Polykarbonat. Beide Lasertypen eignen sich auch gut zum Markieren von Kunststoffen mit Zusatzstoffen und erzielen bei solchen Anwendungen eine hohe Qualität und einen hohen Kontrast. 

Gepulste grüne und UV-Nanosekundenlaser können auch zum Markieren sehr spezieller Polymere verwendet werden, bei denen ein minimaler Wärmeeintrag erforderlich ist. Die bekannteste Anwendung in diesem Bereich ist die Verwendung von UV-Lasern zur Markierung von mit Titandioxid (weiß) gefüllten Polymeren, durch die eine ästhetisch ansprechende hellgraue Markierung mit gutem Kontrast erzeugt werden kann.

Polymere

Polykarbonat Thermoplastisches Urethan Nylon
Polypropylen Polyethylen (HDPE/LDPE) ABS-Kunststoff
 

 

Bei der Entwicklung eines für jede Anwendung geeigneten Markierungsverfahrens müssen mehrere wichtige Aspekte beachtet werden: Materialart, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit. Diese Anforderungen und die damit einhergehenden Umweltaspekte bestimmen die zum Markieren und Gravieren verwendeten Methoden. Für die Lasermarkierung sind vier gängige Verfahren verfügbar:

Markierungs- und Gravierverfahren

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Lasergravur oder -verdampfung ist ein berührungsloses Verfahren, bei dem Material durch eine Kombination von Verdampfung und Schmelzverdrängung abgetragen wird, um eine hohe Oberflächengüte und kontrollierte Tiefen bis zu 0,5 mm zu erzielen. Die Lasergravur ist ein kostengünstiges Verfahren für Industrie-, Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtkomponenten, und die Flexibilität der Lasermarkierungssoftware ermöglicht die Herstellung von detaillierten Vorlagen, Text oder Grafiken. Vorteile gegenüber mechanischen Verfahren sind die deutlich niedrigeren Rüstkosten, die kürzere Bearbeitungszeit sowie die Möglichkeit, feine Details und auf gekrümmten Oberflächen zu gravieren 

 

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Ähnlich wie das Gravieren mittels Verdampfung ist das Abtragen von Oberflächenbeschichtungen ein Verfahren, bei dem der Laser die Oberflächenbeschichtung des Substrats abträgt. Mit dieser Methode kann ein hervorragender Kontrast erzeugt werden, ohne die Eigenschaften des zugrunde liegenden Substrats zu verändern. Diese Lasermarkierungsmethode funktioniert auch gut bei Beschichtungen, Lacken und anderen Oberflächenbehandlungen. Das Abtragen von Oberflächenbeschichtungen wird normalerweise zum Markieren von eloxiertem Aluminium, beschichteten Metallen und Folien eingesetzt.

 

 

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Dunkle Markierung ist ein bekanntes Verfahren zur Markierung von Metallen (meist Edelstahl), bei dem eine dunkle Oxidschicht ohne starkes Schmelzen oder Verändern der Oberfläche aufgebracht wird. Dieses oft fälschlich als Einbrennmarkierung bezeichnete Verfahren bietet erhebliche Vorteile beim Markieren von Oberflächen mit geringer Oberflächenrauheit. Mit dem Verfahren können Farben und aufwendige Details auf dem Substrat erzeugt werden. Da kein Material abgetragen wird, werden die maßgebliche Funktion des Substrats oder die Korrosionsbeständigkeit von Metallen wie Edelstahl nicht durch den Markiervorgang beeinträchtigt.

 

 

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Die Färbung oder Lasermarkierung von Polymeren beruht oft auf einer Reihe verschiedener laserinduzierter Mechanismen wie Karbonisieren oder Schäumen. Karbonisieren (ein thermochemischer Prozess) erzeugt dunkle Markierungen. Schäumen, ein partieller Zersetzungsprozess, bei dem Gasblasen im Material entstehen, streut das Licht und erzeugt helle Markierungen. Werden Polymeren Zusatzstoffe beigefügt, kann die Markierung durch Erhöhung der Absorption und geringfügige Veränderung der chemischen Eigenschaften der Markierung verbessert werden.

 

 

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