22 Apr Was ist Laserbeschriftung?

TL; DR: Die Lasermarkierung nutzt einen fokussierten Laserstrahl zur Erzeugung dauerhafter Seriennummern, Barcodes und anderer Kennzeichnungen für die Rückverfolgbarkeit in Branchen wie Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie. Faserlaser eignen sich für präzise Markierungen auf Metallen, CO₂-Laser für Nichtmetalle wie Holz und Leder und UV-Laser für empfindliche Materialien wie Kunststoffe, Glas und Elektronik. Lasersysteme erzeugen detaillierte, kontrastreiche Markierungen berührungslos und benötigen weniger Wartung als Punktstrahlverfahren. Punktstrahlverfahren sind die richtige Wahl, wenn tiefe, taktile Markierungen erforderlich sind. Das Markierungssystem muss auf das Material, die Anforderungen an die Markierung und die jeweilige Produktionslinie abgestimmt sein.

Präzision, Rückverfolgbarkeit und Langlebigkeit sind in der industriellen Fertigung unerlässlich. Falsch angebrachte Markierungen, unklare Codes oder abgenutzte Kennzeichnungen können zu Produktionsverzögerungen und behördlichen Problemen führen.

Lasermarkierung, auch bekannt als Lasergravur, erzeugt dauerhafte Spuren auf verschiedenen Materialienund es hält der Nachbearbeitung hinsichtlich Rückverfolgbarkeit und Langlebigkeit stand. Außergewöhnliche Geschwindigkeit und hoher Kontrast machen die Lasertechnologie hervorragend geeignet für Gravuranforderungen in verschiedenen Branchen.

Wir werden die Vorteile der Lasermarkierung, ihre Anwendungsbereiche und die Arten von Materialien, die damit graviert werden können, besprechen.

Lasermarkierung verstehen

Die Lasermarkierung ist ein berührungsloses, dauerhaftes Gravurverfahren, bei dem ein fokussierter Lichtstrahl die Eigenschaften der Materialoberfläche verändert. Die Technik modifiziert die Oberfläche durch Oxidation, Karbonisierung oder andere Reaktionen.

Die Lasermarkierung ermöglicht es Herstellern, Seriennummern, Barcodes und andere Kennzeichnungen auf verschiedene Materialien aufzubringen. Zu ihren Vorteilen gehören:

• Haltbarkeit: Lasermarkierungen sind verschleißfest, chemikalienbeständig und unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, wodurch eine dauerhafte Lesbarkeit gewährleistet wird.
• Präzision: Hochauflösende Markierungen unterstützen komplexe Designs, Mikrotexte und kleinformatige Grafiken.
• Flexibilität: Die Lasergravur kann auf geschnitzten, unregelmäßigen oder empfindlichen Oberflächen angewendet werden.
• Geschwindigkeit und Automatisierung: Lasersysteme lassen sich in Produktionslinien integrieren und unterstützen so die Fertigung großer Stückzahlen.
• Rückverfolgbarkeit und Konformität: In regulierten Branchen ist die Lasermarkierung unerlässlich, da sie sicherstellt, dass Teile während ihres gesamten Lebenszyklus identifiziert und verfolgt werden können.

Lasermarkierung vs. Laserätzung

Obwohl die Begriffe Lasermarkierung und Laserätzen manchmal synonym verwendet werden, bezeichnen sie unterschiedliche Verfahren mit verschiedenen Mechanismen und Anwendungsbereichen:

• Laserbeschriftung Das Verfahren verändert die Oberflächenfarbe oder die Eigenschaften eines Materials. Es eignet sich ideal für Anwendungen, bei denen ein Oberflächenkontrast erforderlich ist, die strukturelle Integrität jedoch erhalten bleiben muss.
• Laserätzen Das Verfahren ist flacher und verändert die Form des Materials nicht. Es schmilzt das Material an der Oberfläche, wodurch es sich ausdehnt und eine rauere Textur annimmt. Außerdem beeinflusst es sein Reflexionsvermögen und erhöht den Kontrast.

Gravieren und Ätzen können zusammen für zusätzlichen Kontrast verwendet werden. Wenn beispielsweise das blanke Metall besonders dunkel ist, ist die Gravur möglicherweise nicht dunkel genug, um den für die Lesbarkeit erforderlichen Kontrast zu bieten. Durch Ätzen können dem nicht gravierten Teil hellere Markierungen hinzugefügt werden, um den Kontrast zu erhöhen.

Wie funktioniert die Lasermarkierung?

Die Lasermarkierung funktioniert, indem ein fokussierter Laserstrahl auf die Materialoberfläche gerichtet wird und dadurch eine physikalische oder chemische Veränderung hervorgerufen wird. Der allgemeine Prozess umfasst Folgendes:

• Designausgabe: Ein digitales Design oder Muster ist in Lasersoftware hochgeladen.
• Laserkonfiguration: Anhand des Materials wählen die Bediener geeignete Laserparameter aus, darunter Wellenlänge, Leistung, Pulsfrequenz und Scangeschwindigkeit.
• Strahlführung: Galvanometrische Spiegel oder optische Systeme lenken den Laserstrahl mit hoher Präzision über die Oberfläche.
• Oberflächenwechselwirkung: Je nach Lasertyp und Material oxidiert, wandelt oder verändert der Laser die Farbe der Oberfläche durch eine chemische Reaktion.

Lasermarkierungsarten

Bei der Lasergravur werden verschiedene Techniken eingesetzt, um dauerhafte Markierungen zu erzeugen:

• Temperm wird bei Metallen verwendet und beruht auf OxidationDie Hitze des Lasers bewirkt, dass Moleküle unter dem Titan oder rostfreier Stahl Die Oberfläche oxidiert oder nimmt Elektronen auf, was zu einer Farbveränderung an der Oberfläche führt, während die Textur und Integrität des Materials erhalten bleiben.
• Färbung Es nutzt die Laserenergie, um eine chemische Reaktion auszulösen, beispielsweise eine Verkohlung von Kunststoffen. Der Ruß, der sich beim Erhitzen von Kunststoff bildet, hinterlässt eine dunkle Markierung.
• Kohlenstoffmigration Dabei wird das Material erhitzt, wodurch Gase wie Wasserstoff und Sauerstoff freigesetzt werden. Zurück bleibt ein Bereich mit höherer Kohlenstoffkonzentration, der dunkel erscheint. Dieses Verfahren wird bei hellen Materialien wie Metallen und einigen Polymeren angewendet.

Lasermarkierungsanwendungen

Dank ihrer zuverlässigen, langlebigen Ergebnisse und flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten werden Lasermarkierungsmaschinen in anspruchsvollen und sensiblen Anwendungen eingesetzt. Hier einige gängige Anwendungsgebiete dieser Technik.

Medizinische Geräte und Zubehör

Viele Medizinprodukte unterliegen den Anforderungen der Food and Drug Administration (FDA). für eindeutige Gerätekennungen (UDIs). UDIs enthalten Informationen zu Elementen wie Hersteller, Seriennummer und Chargennummer. Die UDI muss während der gesamten Lebensdauer des Produkts lesbar bleiben, damit nach dem Vertrieb auftretende Probleme, wie z. B. Mängel und Rückrufe, angemessen behandelt werden können.

Die Lasergravur oder -markierung eignet sich hervorragend für viele UDIs, da sie sich auch nach starker Beanspruchung und Einwirkung von Reinigungsmitteln nicht mit der Zeit abnutzen. Von Bettpfannen und Rollstühlen bis hin zu Bildgebungsgeräten, Cochlea-Implantaten und Infusionspumpen – Sie werden feststellen, dass die Lasergravur Auswirkungen hat zur Konformität von Medizinprodukten ist wichtig.

Luft- und Raumfahrtkomponenten

Das Die Luft- und Raumfahrtindustrie sieht sich ähnlichen Anforderungen gegenüber von der US-amerikanischen Luftfahrtbehörde (FAA). Viele Bauteile müssen mit Informationen wie Herstellername, Teilenummer und entsprechenden Zertifizierungen gekennzeichnet werden. Rückverfolgbarkeit ist auch hier unerlässlich, aber die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet Lasergravur, da diese auf feuerfesten Materialien funktioniert und die Montage erleichtert.

Die Kennzeichnungsvorschriften der FAA fordern Feuerbeständigkeit, und die Gravur von Informationen auf feuerfestem Metall ist dafür geeignet. Die Informationen auf dem Bauteil können zur Rückverfolgbarkeit bei Rückrufen oder Benachrichtigungen sowie zur Identifizierung von Bauteilen bei der Montage und Positionierung verwendet werden.

Öl un Gas

Die Lasermarkierung in der Öl- und Gasindustrie trägt zur Rückverfolgbarkeit von Anlagen bei, unterstützt die Betriebssicherheit und gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Sie ermöglicht die dauerhafte Kennzeichnung von Edelstahl, Nickellegierungen und beschichteten Bauteilen und sorgt dafür, dass die Markierungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen lesbar bleiben.

Die Lasergravur bietet Flexibilität bei der Codierung komplexer Informationen auf unregelmäßigen Oberflächen.

Kfz-Komponenten

Rückverfolgbarkeit ist entscheidend für die AutomobilindustrieDie Teile müssen bei Rückrufaktionen und Garantieverfahren leicht identifizierbar sein, um die Sicherheit der Bevölkerung zu gewährleisten. Sie müssen außerdem hohen Temperaturen und Witterungseinflüssen standhalten.

Die Lasermarkierung ermöglicht es Herstellern, Bauteile in großen Stückzahlen mit gleichbleibender Qualität zu kennzeichnen. Bei Materialien wie Metallen, Kunststoffen und beschichteten Oberflächen erzeugen Laser kontrastreiche Markierungen, die über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs lesbar bleiben.

Die Lasermarkierung unterstützt den Markenschutz und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, indem sie die Anbringung eindeutiger Kennungen auf sicherheits- und leistungsrelevanten Bauteilen ermöglicht.

Elektronik

Leiterplatten, Steckverbinder und Elektronikgehäuse erfordern aufwendige und präzise Gravuren zur Bauteilidentifizierung, Chargenverfolgung und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Die Lasermarkierung ist in der Elektronikindustrie besonders wertvoll, da sie detaillierte alphanumerische Codes, 2D-Datamatrix-Codes und Logos auf kleinen Bauteilen erzeugt.

Militär und Verteidigung

Militär und Verteidigungsprodukte benötigen Kennzeichnungen die auch unter rauen Umgebungsbedingungen gut erkennbar bleiben. Die Lasermarkierung ermöglicht eine dauerhafte Kennzeichnung, die strenge Militärstandards (MIL-STD), wie beispielsweise MIL-STD-130, für die Rückverfolgbarkeit von Bauteilen und Seriennummern erfüllt.

Die berührungslose Lasermarkierung vermeidet mechanische Belastungen, die die Sicherheit oder Leistung beeinträchtigen könnten, und die Anpassungsfähigkeit der Systeme ermöglicht zudem die Neukonfiguration verschiedener Komponenten.

Verbrauchsgüter

Marken nutzen Lasermarkierungen, um Produkte zu differenzieren, die Ästhetik zu verbessern und nachverfolgbare Kennzeichnungen zu schaffen. Bei Schmuck, Handys und Laptops ermöglicht die Lasergravur präzise Logos, Seriennummern und dekorative Designs.

Die Markierungen sind dauerhaft, gut lesbar und beständig gegen Abnutzung und Reinigung. Die Flexibilität der Lasermarkierung ermöglicht eine individuelle Gestaltung in großem Umfang und versetzt Hersteller in die Lage, den Kundenwunsch nach Individualität zu erfüllen.

Arten von Materialien, die Sie per Laser markieren können

Lasermarkierung kann auf verschiedenen Materialien angewendet werden, darunter:

• Metallindustrieeinschließlich Edelstahl, AluminiumEisen, Silber und Gold lassen sich per Laser markieren. Da die Markierung auch nach der Weiterbehandlung beständig ist, können Metalle für verschiedene Zwecke und Oberflächenbearbeitungen bearbeitet werden. Einige Legierungen erfordern für die Oberflächenmodifizierung eine höhere Energie, daher sollte das jeweilige Metall bei der Auswahl eines Lasergeräts berücksichtigt werden.
• Kunststoffe Materialien wie Polycarbonat sind aufgrund ihrer vielfältigen Farben und physikalischen Eigenschaften laserbeschriftbar.
• Sperrholz und mitteldichte Faserplatten (MDF) bieten ein helles Erscheinungsbild und reagieren gut auf Markierungen.
• Glass kann für optisch ansprechende Effekte gekennzeichnet werden, ideal für Produktverpackungen und Werbematerialien.
• Leder können schnell mit Lasermarkierungssystemen markiert werden.
• Stein können per Laser für Außenprojekte markiert werden, wie z. B. personalisierte Pflastersteine ​​und Gartensteine ​​oder Zierelemente.

Arten von Lasermaschinen

Es gibt verschiedene Arten von Lasermarkierungsmaschinen zur Auswahl, die jeweils unterschiedlich funktionieren und sich am besten für bestimmte Materialien und Aufgaben eignen. Sie unterscheiden sich in wie sie die Elektronen anregen im Laser, um ihm die für die Gravur benötigte hohe Energie zu verleihen.

Faserlaser

Faserlasermarkierer sind Festkörperlaser. Laser, die Glasfasern verwenden um Elektrizität zu leiten. Licht wird anfänglich von einem emittiert. Laserdiode Das Licht durchläuft ein Glasfaserkabel, das mit speziellen Komponenten zur Lichtformung ausgestattet ist. Durch mehrere komplexe Prozesse und die Einwirkung von Seltenerdelementen erreicht das Licht spezifische Wellenlängen und höhere Energieniveaus. Linsen formen den Lichtstrahl anschließend für die jeweilige Markierungsanwendung.

MOPA-Laser, eine Art Faserlaser, zeichnen sich im Vergleich zu den festen Pulsen herkömmlicher Faserlaser durch variable Pulsdauern aus. MOPA-Laser bieten Ihnen mehr Kontrolle und FlexibilitätDies ist besonders vorteilhaft für wärmeempfindliche Materialien wie Aluminium und Kunststoffe. XpressMark- und MOPA-Laser erfordern in der Regel auch eine geringere Investition, wenn Sie Laser mit niedrigeren Anschaffungskosten benötigen.

Faserlaser sind leistungsstark und können winzige Laserstrahlen für höchste Präzision erzeugen. Sie eignen sich für fast alle Materialien außer Holz, sind nahezu wartungsfrei und haben eine lange Lebensdauer.

CO2-Laser

CO2-Lasermarkierer nutzen Gase zur Stromübertragung und zur Energieversorgung des Lasers. Das emittierte Licht durchdringt Glasröhren, die mit einem Gasgemisch aus Kohlendioxid (CO2), Stickstoff, Helium und Wasserstoff gefüllt sind.

An beiden Seiten des Rohrs befinden sich Spiegel, einer vollreflektierend und der andere teilreflektierend. Beim Hin- und Herreflektieren zwischen den Spiegeln wird das Licht verstärkt und tritt, sobald es hell genug ist, durch den teilreflektierenden Spiegel hindurch. Anschließend wird es auf die Markierungsfläche fokussiert.

CO2-Laser sind robust und kann durch verschiedene Materialien hindurch markierenSie eignen sich jedoch hervorragend für die Bearbeitung von Nichtmetallen wie Holz, Kunststoffen und Leder. Auch in einigen Bereichen der Lebensmittelverarbeitung können sie eingesetzt werden. Ihr Wartungsaufwand ist höher als der eines Faserlasers, da Probleme mit den Röhren oder dem Spiegelsystem die Maschine außer Betrieb setzen können.

Kristalllaser

Diese Laser bieten dank bestimmter Kristalle als Festkörpermedium eine extrem hohe Gravurleistung. Diese Kristalle, namentlich Granat und Vanadat, sind mit verschiedenen Ionen beladen, die dem Laserstrahl spezifische Eigenschaften verleihen.

Zwei gängige Optionen sind:

• Nd:YAG: Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat
• Nd:YVO: Neodym-dotiertes Yttrium-Ortho-Vanadat

Diese Kristalle sind vielseitig und ermöglichen es dem Laser, außergewöhnlich hohe Energien und Leistungen zu erzielen. Zum Beispiel ermöglichen sie Vanadat-Laser um eine bessere Strahlqualität, Schärfentiefe und Spitzenleistung zu erzielen.

Kristalle ermöglichen auch die Herstellung von Lasern mit unterschiedlichen Wellenlängen. Manche Materialien reagieren besser auf grünes, blaues oder ultraviolettes Licht als auf den typischen Infrarotbereich. Zum Beispiel: ein grüner Laser wird häufig für Edelmetalle wie Gold und Silber sowie für elektrische Bauteile, Leiterplatten und andere empfindliche Elektronik verwendet.

Ultraviolette (UV) Lasermarkierer

UV-Laser nutzen photochemische Reaktionen anstelle von Hitze, um dauerhafte, kontrastreiche Markierungen zu erzeugen. Das Verfahren spaltet direkt die chemischen Bindungen in den Molekülen des Materials, oft auch als „Kaltmarkierung“ bezeichnet. Der Laserstrahl wird auf das Material gerichtet, wo er absorbiert wird und eine Reaktion auslöst, die die Oberfläche dauerhaft verändert, ohne sie zu schmelzen oder zu verbrennen.

UV-Lasermarkierer sind am besten geeignet für empfindliche und reflektierende Materialien UV-Laser eignen sich für Materialien wie Kunststoffe, Holz, Glas und Papier, da sie hohe Präzision ermöglichen und gleichzeitig die Materialeigenschaften erhalten. Die kürzere Wellenlänge von UV-Lasern ermöglicht einen deutlich kleineren Fokusdurchmesser im Vergleich zu anderen Lasern, was zu detaillierten Gravuren und Markierungen mit feinen Linien und komplexen Designs führt.

Diese Laserarten werden häufig in der Medizintechnik, der Elektronik und der Automobilindustrie eingesetzt.

Lasermarkierer vs. Nadelprägen

Lasermarkierung und Nadelprägen Sie bieten Lösungen für die dauerhafte Identifizierung an, funktionieren jedoch über unterschiedliche Mechanismen und sind für unterschiedliche industrielle Anforderungen geeignet.

Punktprägen, auch Stiftstempeln oder Stiftmarkierung genannt, verwendet einen kleinen, harten Stift, um Vertiefungen in die Oberfläche eines Materials einzubringen. Diese Markierungen machen die Oberfläche rauer und verändern ihr Reflexionsvermögen.

Hier ein Vergleich der einzelnen Methoden:

• Markenqualität: Lasermarkierungen erzeugen kontrastreiche, detailreiche Markierungen, die sich für komplexe Codes, Logos und Texte eignen. Das berührungslose Verfahren gewährleistet Präzision auch auf kleinen oder unebenen Oberflächen, und die Markierungen sind unter verschiedenen Lichtverhältnissen gut lesbar. Punktmarkierungen hingegen sind fühlbar und robust, benötigen jedoch spezielle Lichtverhältnisse, um den Barcode lesen zu können.
• Wartung Anforderungen: Nadelstrahlverfahren erfordern mechanischen Kontakt, weshalb ein regelmäßiger Austausch notwendig ist, um die Markierungsqualität zu erhalten. Laser hingegen verfügen über minimale bewegliche Teile und arbeiten berührungslos, wodurch der Wartungsaufwand und das Risiko von mechanischem Verschleiß reduziert werden.
• Geschwindigkeit:  Lasergravursysteme erzielen einen höheren Durchsatz durch schnellere Markierungszyklen und die Möglichkeit, mehrere Bauteile nacheinander zu markieren. Nadelprägemaschinen arbeiten langsamer und eignen sich daher für komplexe Muster oder große Stückzahlen, wenn tiefe, taktile Markierungen erforderlich sind.
• Material Kompatibilität: Laser können für eine breite Palette von Materialien konfiguriert werden, während die Punktstrahlmarkierung am effektivsten bei härteren Metallen und einigen starren Kunststoffen ist.

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