Was ist eine Lasermarkiermaschine?
Laserbeschriftung ist eine Methode zum Markieren verschiedener Arten von Objekten mit einem Laser. Das Prinzip der Lasermarkierung besteht darin, dass ein Laserstrahl das optische Erscheinungsbild einer Oberfläche, auf die er trifft, auf irgendeine Weise verändert. Dies kann durch verschiedene Mechanismen geschehen:
1. Abtragen von Material (Lasergravur); manchmal wird eine farbige Oberflächenschicht entfernt.
2. Ein Metall schmelzen und so die Oberflächenstruktur verändern.
3. Leichtes Verbrennen (Verkohlen) zB von Papier, Pappe, Holz oder Kunststoffen.
4. Umwandlung (z. B. Bleichen) von Pigmenten (industrielle Laseradditive) in ein Kunststoffmaterial.
5. Ausdehnung eines Polymers, wenn zB ein Additiv verdampft.
6. Erzeugung von Oberflächenstrukturen wie beispielsweise kleinen Bläschen.
Durch Scannen des Laserstrahls (z. B. mit 2 beweglichen Spiegeln) ist es möglich, Buchstaben, Symbole, Barcodes und andere Grafiken schnell zu schreiben, und zwar mit einem Vektorscan oder einem Rasterscan. Eine andere Methode ist die Verwendung einer Maske, die auf das Werkstück abgebildet wird (Projektionsmarkierung, Maskenmarkierung). Diese Methode ist einfacher und schneller (auch bei bewegten Werkstücken anwendbar), aber weniger flexibel als das Scannen.
Unter „Lasermarkieren“ versteht man das Markieren oder Beschriften von Werkstücken und Materialien mit einem Laserstrahl. Dabei unterscheidet man unterschiedliche Verfahren wie Gravieren, Abtragen, Beizen, Glühen und Aufschäumen. Je nach Material und Qualitätsanforderung hat jedes dieser Verfahren seine eigenen Vor- und Nachteile.
Wie funktioniert eine Laserbeschriftungsmaschine?
Grundlagen der Lasertechnik
Alle Laser bestehen aus 3 Komponenten:
1. Eine externe Pumpenquelle.
2. Das aktive Lasermedium.
3. Der Resonator.
Die Pumpquelle leitet externe Energie zum Laser.
Im Inneren des Lasers befindet sich das aktive Lasermedium. Je nach Ausführung kann das Lasermedium aus einem Gasgemisch bestehen (CO2 Laser), aus einem Kristallkörper (YAG-Laser) oder aus Glasfasern (Faserlaser). Wird dem Lasermedium über die Pumpe Energie zugeführt, gibt es Energie in Form von Strahlung ab.
Das aktive Lasermedium befindet sich zwischen 2 Spiegeln, dem „Resonator“. Einer dieser Spiegel ist ein Einwegspiegel. Im Resonator wird die Strahlung des aktiven Lasermediums verstärkt. Gleichzeitig kann nur eine bestimmte Strahlung den Resonator durch den Einwegspiegel verlassen. Diese gebündelte Strahlung ist die Laserstrahlung.
Vorteile der Laserbeschriftungsmaschine
Hochpräzise Markierung bei konstanter Qualität
Dank der hohen Präzision der Lasermarkierung sind selbst sehr filigrane Grafiken, 1-Punkt-Schriften und sehr kleine Geometrien gut lesbar. Gleichzeitig gewährleistet die Markierung mit dem Laser konstant hochwertige Ergebnisse.
Hohe Markiergeschwindigkeit
Die Lasermarkierung ist eines der schnellsten Markierungsverfahren auf dem Markt. Dies führt zu hoher Produktivität und Kostenvorteilen bei der Herstellung. Je nach Materialstruktur und -größe können unterschiedliche Laserquellen (z. B. Faserlaser) oder Lasermaschinen (z. B. Galvanolaser) eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit weiter zu erhöhen.
Dauerhafte Markierung
Die Lasergravur ist dauerhaft und zugleich abrieb-, hitze- und säurebeständig. Je nach Einstellung der Laserparameter können bestimmte Materialien auch ohne Beschädigung der Oberfläche markiert werden.
Anwendungen von Laserbeschriftungsmaschinen
Die Einsatzmöglichkeiten von Laserbeschriftungsmaschinen sind vielfältig:
1. Anbringen von Teilenummern, Mindesthaltbarkeitsdaten usw. auf Lebensmittelverpackungen, Flaschen usw.
2. Hinzufügen nachvollziehbarer Informationen zur Qualitätskontrolle.
3. Kennzeichnung von Leiterplatten (PCBs), elektronischen Bauteilen und Kabeln.
4. Drucken von Logos, Barcodes und anderen Informationen auf Produkten.
Im Vergleich zu anderen Markierungstechnologien wie Tintenstrahldruck und mechanischer Markierung bietet die Lasermarkierung zahlreiche Vorteile, wie z. B. sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten, niedrige Betriebskosten (keine Verwendung von Verbrauchsmaterialien), konstant hohe Qualität und Haltbarkeit der Ergebnisse, Vermeidung von Verunreinigungen, die Möglichkeit, sehr kleine Merkmale zu schreiben, und sehr hohe Flexibilität bei der Automatisierung.
Kunststoffe, Holz, Karton, Papier, Leder und Acryl werden oft mit relativ geringer Leistung markiert CO2 Laser. Für metallische Oberflächen sind diese Laser aufgrund der geringen Absorption bei ihren langen Wellenlängen (um 10 μm) weniger geeignet; Laserwellenlängen z. B. im 1-μm-Bereich, wie sie z. B. mit lampen- oder diodengepumpten Nd:YAG-Lasern (typischerweise Q-switched) oder mit Faserlasern erreicht werden können, sind besser geeignet. Typische Laserleistungen, die zum Markieren verwendet werden, liegen in der Größenordnung von 10 bis 100 W. Kürzere Wellenlängen wie 532 nm, wie sie durch Frequenzverdopplung von YAG-Lasern erreicht werden, können vorteilhaft sein, aber solche Quellen sind nicht immer wirtschaftlich konkurrenzfähig. Zum Markieren von Metallen wie Gold, das im 1-μm-Spektralbereich eine zu geringe Absorption aufweist, sind kurze Laserwellenlängen unerlässlich.
Metallindustrie
Edelstahl, Aluminium, Gold, Silber, Titan, Bronze, Platin oder Kupfer
Insbesondere beim Lasergravieren und Lasermarkieren von Metallen leistet der Laser seit vielen Jahren gute Dienste. Nicht nur weiche Metalle wie Aluminium, sondern auch Stahl oder sehr harte Legierungen lassen sich mit dem Laser präzise, gut lesbar und schnell markieren. Bei bestimmten Metallen wie Stahllegierungen ist es durch Anlassmarkierung sogar möglich, korrosionsbeständige Markierungen umzusetzen, ohne die Oberflächenstruktur zu beschädigen. Produkte aus Metall werden in den unterschiedlichsten Branchen mit dem Laser markiert.
Kunststoffe
Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyimid (PI), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyester (PES)
Kunststoffe lassen sich mit Lasern auf vielfältige Weise markieren oder gravieren. Mit einem Faserlaser können Sie viele handelsübliche Kunststoffe wie Polycarbonat, ABS, Polyamid und viele mehr dauerhaft, schnell und in hoher Qualität markieren. Dank der geringen Rüstzeiten und der Flexibilität, die ein Markierlaser bietet, können Sie auch kleine Losgrößen wirtschaftlich markieren.
Organisches Material
Um organische Materialien dauerhaft und konturenscharf zu markieren, bedarf es besonderer Lösungen. Unsere Experten entwickeln Lasermarkiersysteme, die genau auf diese Anforderung zugeschnitten sind. Systeme, deren Intensität sich regeln lässt, um die Wärmeentwicklung in den gewünschten Grenzen zu halten.
Glas und Keramik
Materialien wie Glas und Keramik stellen hohe Anforderungen an unsere Kunden und die Branchen, in denen sie tätig sind. STYLECNC hat eine Technologie entwickelt, mit der Glas kontraststark und rissfrei markiert werden kann.
Verschiedene Prozesse der Laserbeschriftungsmaschine
Anlassbeschriftung
Das Anlassmarkieren ist eine spezielle Form der Lasergravur für Metalle. Durch die Hitzeeinwirkung des Laserstrahls kommt es zu einem Oxidationsprozess unterhalb der Materialoberfläche, der zu einer Farbveränderung der Metalloberfläche führt.
Bei der Lasergravur wird die Werkstückoberfläche mit dem Laser geschmolzen und verdampft. Der Laserstrahl trägt dabei das Material ab. Der dadurch entstehende Abdruck in der Oberfläche ist die Gravur.
Entfernen
Beim Abtragen entfernt der Laserstrahl die auf dem Substrat aufgebrachten Deckschichten. Durch die unterschiedliche Farbe von Deckschicht und Substrat entsteht ein Kontrast. Gängige Materialien, die durch Materialabtragen lasermarkiert werden, sind eloxiertes Aluminium, beschichtete Metalle, Folien und Filme oder Laminate.
Schäumen
Beim Aufschäumen schmilzt der Laserstrahl einen Werkstoff auf. Dabei entstehen im Werkstoff Gasbläschen, die das Licht diffus reflektieren. Die Markierung wird dadurch heller als die nicht geätzten Bereiche. Diese Art der Lasermarkierung wird vor allem bei dunklen Kunststoffen eingesetzt.
Karbonisieren
Durch Karbonisieren lassen sich starke Kontraste auf hellen Oberflächen erzielen. Beim Karbonisieren erhitzt der Laser die Oberfläche des Materials (mindestens 100° C) und es wird Sauerstoff, Wasserstoff oder eine Kombination beider Gase freigesetzt. Zurück bleibt ein dunkler Bereich mit höherer Kohlenstoffkonzentration.
Die Karbonisierung kann bei Polymeren oder Biopolymeren wie Holz oder Leder angewendet werden. Da die Karbonisierung immer zu dunklen Flecken führt, ist der Kontrast auf dunklen Materialien eher gering.
Farbgravur ist ein Markierungsprozess, bei dem eine MOPA-Faserlaserquelle zum Farbmarkieren von Metalloberflächen wie Edelstahl, Titan usw. verwendet wird. MOPA bezeichnet eine Konfiguration, die aus einem Masterlaser (oder Seedlaser) und einem optischen Verstärker zur Steigerung der Ausgangsleistung besteht.
3D Markierung
Die 3D Laserbeschriftungssystem ist durch Software-Steuerung optisch erweiterte Strahllinse in der optischen Achse Richtung Hochgeschwindigkeit Hin- und Herbewegung, dynamische Anpassung der Brennweite des Laserstrahls, so dass Brennpunkt in verschiedenen Orten auf der Oberfläche des Werkstücks halten gleichmäßig, um die zu realisieren 3D Oberfläche, eine Oberflächenpräzision durch Laserbearbeitung.
