Ein Leitfaden zur Lasergravur und -markierung

Was ist Laserbeschriftung?

Ein Leitfaden zur Lasergravur und -markierung

Lasergravur und Lasermarkierung sind beliebte Methoden, um dauerhafte Markierungen auf verschiedenen Materialien zu erstellen. Sie können sie für alles verwenden, von Metallen und Holz bis hin zu Kunststoff und Glas, und sie halten der Nachbearbeitung stand, um eine hervorragende Rückverfolgbarkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Außergewöhnliche Geschwindigkeit und hoher Kontrast machen die Lasertechnologie zu einer hervorragenden Lösung für Schneid- und Markierungsanforderungen in allen Branchen.

Während Lasermarkierung und Lasergravur austauschbar verwendet werden, gibt es Möglichkeiten, Materialien sowohl zu gravieren als auch auf der Oberfläche zu markieren. In der Welt der Lasermarkierung gibt es viel zu beachten, deshalb gehen wir alles durch, was Sie über Gravur und Oberflächenmarkierung wissen müssen. Wir werden besprechen, wofür diese Prozesse verwendet werden können, welche Materialien sie bearbeiten, wie die Lasergravur funktioniert und wie sich diese Methoden von ähnlichen Techniken wie Laserätzen und Nadelprägen unterscheiden.

Was ist Gravur?

Im Mittelpunkt der Lasergravur steht der Materialabtrag – dh die Entfernung – durch den Laser und hohe Hitze. Der Laser konzentriert die Hitze auf die Materialoberfläche und schneidet tiefe Spalten im gewünschten Muster. Das Ergebnis ist eine kontrastreiche, dauerhafte Gravur, die auch nach Abnutzung oder Oberflächenbehandlungen lesbar bleibt.

Die Lasergravur funktioniert mit einer Vielzahl von Materialien und erzeugt einen langlebigen Schnitt. Es ist ideal für Anwendungen, bei denen Identifikationsinformationen über Jahre hinweg an Ort und Stelle bleiben müssen, selbst unter schwierigen Bedingungen. So können Sie beispielsweise nach Jahren der Einwirkung aggressiver Chemikalien, Feuchtigkeit und Schmutz immer noch ein lasergraviertes Typenschild lesen, das an einem Industriegerät angebracht ist. Dank des hohen Kontrasts, der durch dieses Verfahren entsteht, könnte es auch ein Barcode-Scanner lesen.

Was ist eine Lasergravurmaschine?

Wie Sie vielleicht erraten haben, führt eine Lasergravurmaschine den Prozess der Lasergravur durch. Viele Maschinen können gravieren, ätzen und markieren.

So funktionieren sie:

  1. Eingang: Ein Bediener gibt das Bild, z. B. einen Strichcode oder ein Logo, in das Steuersystem der Maschine ein, das es anweist, sich gemäß dem Muster über das Material zu bewegen.
  2. Schneiden: Der Laser erzeugt genug Wärme, um das Material zu sublimieren, was bedeutet, dass es direkt von einem Feststoff zu einem Gas wird, wenn es mit dem Laser in Kontakt kommt. Wenn dies geschieht, bleibt eine tiefe Spalte zurück. Dieser Spalt und die raue Oberfläche darin fangen Licht hervorragend ein, sodass die Schnitte dunkler und lesbarer erscheinen, wie Text auf einem Blatt Papier.
  3. Bearbeitung: Nachdem der Schneidprozess abgeschlossen ist, kann das Teil weiterverarbeitet werden, wie z. B. Kugelstrahlen oder Wärmebehandlung. Im Gegensatz zu einigen anderen Schneideverfahren bleibt die Lasergravur nach der Bearbeitung lesbar, da das Material entfernt und nicht nur verändert wird.

Laserätzen vs. Lasergravur

Möglicherweise werden Lasergravur und Laserätzung synonym verwendet. Obwohl ähnlich, sind dies zwei unterschiedliche Methoden. Der Hauptunterschied liegt darin, wie tief die Schnitte gehen. Das Ätzen ist flacher und verändert die Form des Materials nicht. Obwohl beim Ätzen auch ein Laser verwendet wird, schmilzt das Material nur an der Oberfläche, wodurch es sich ausdehnt und eine rauere Textur annimmt. Es wirkt sich auch auf das Reflexionsvermögen aus 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.

Was ist Oberflächenmarkierung?

Eine weitere dauerhafte Markierungslösung ist die Oberflächenmarkierung. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche nicht weggeschnitten, sondern je nach Material anderweitig markiert. Die Gesamtform bleibt erhalten. Methoden zur Oberflächenmarkierung umfassen:

  • Glühen: Glühen wird bei Metallen eingesetzt und setzt auf Oxidation. Die Hitze des Lasers bewirkt, dass Moleküle unter der Metalloberfläche oxidieren oder Elektronen gewinnen. Das Ergebnis ist eine Farbänderung auf der Oberfläche, ohne die Textur zu verändern oder Material zu entfernen.
  • Färbung: Beim Färben wird der Laser verwendet, um eine Art chemische Reaktion zu erzeugen, z. B. das Verkohlen von Kunststoffen. Der Ruß, der beim Erhitzen von Kunststoff entsteht, hinterlässt einen dunklen Fleck.
  • Schäumen: Beim Schäumen entstehen durch die Hitze des Lasers Gasbläschen auf einem Material, nämlich dunklem Kunststoff. Die Gasbläschen verändern das Reflexionsvermögen der Oberfläche und lassen sie heller erscheinen.
  • Karbonisieren: Schließlich gibt es Karbonisierung. Beim Erhitzen des Materials werden Gase wie Wasserstoff und Sauerstoff freigesetzt, wodurch ein dunkel erscheinender Raum mit einer höheren Kohlenstoffkonzentration zurückbleibt. Dieses Verfahren wird im Allgemeinen auf hellen Materialien wie Holz, Polymeren und Leder angewendet.

Die Oberflächenmarkierung ist eine großartige Möglichkeit, eine dauerhafte Markierung hinzuzufügen und gleichzeitig eine glatte Oberfläche zu erhalten. Wie die Gravur wird diese Methode häufig für Identifikationszwecke wie Strichcodes und Etiketten verwendet. Zu den typischen Anwendungen gehören industrielle und medizinische Geräte, wobei das Glühen ein hervorragendes Aussehen auf in der Industrie üblichen Metallen wie Titan und Edelstahl bietet. Es birgt auch ein geringeres Risiko, Komponenten durch übermäßigen Materialabtrag zu beschädigen. Laserbeschriftung ist auch bei dekorativen Anwendungen wie Logos und Mustern beliebt.

Lasergravur-Anwendungen

Lasergravur- und Markierungsmaschinen werden dank zuverlässiger, langlebiger Ergebnisse und flexibler Designmöglichkeiten in robusten und empfindlichen Anwendungen gleichermaßen eingesetzt. Hier sind einige allgemeine Anwendungen für diese Techniken.

Medizinische Geräte und Zubehör

Viele Medizinprodukte fallen darunter die Anforderungen der Food and Drug Administration (FDA). für eindeutige Gerätekennungen (UDIs). UDIs enthalten Informationen über Elemente wie Hersteller, Seriennummer und Los- oder Chargennummer. Die UDI muss während der gesamten Lebensdauer des Produkts lesbar bleiben, damit alle Probleme, die nach dem Vertrieb auftreten, wie z. B. Mängel und Rückrufe, angemessen gehandhabt 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

Der Die Luft- und Raumfahrtindustrie sieht sich ähnlichen Anforderungen gegenüber von der Federal Aviation Administration (FAA). Viele Komponenten müssen mit Informationen wie Herstellername, Teilenummer und entsprechenden Zertifizierungen gekennzeichnet werden. Auch hier ist die Rückverfolgbarkeit essenziell, aber auch die Luft- und Raumfahrtindustrie setzt eher auf Lasergravuren und -markierungen, weil sie feuerfeste Materialien bearbeiten und bei der Montage helfen.

Die FAA-Kennzeichnungsanforderungen erfordern Feuerfestigkeit, und das Gravieren von Informationen auf ein feuerfestes Metall reicht aus. Wie im Gesundheitswesen können die Informationen auf dem Teil zur Rückverfolgbarkeit bei Rückrufen oder Benachrichtigungen verwendet werden und helfen, Teile während der Montage und Positionierung zu identifizieren.

Andere Industrien

Sie finden auch Lasergravur, Ätzen und Markieren, die in Herstellungsprozessen und kundenspezifischen Anpassungen verwendet werden für:

  • Automobilkomponenten: Rückverfolgbarkeit ist entscheidend für die Automobilindustrie, zu. Teile müssen bei Rückrufen und verschiedenen Garantieprozessen leicht identifiziert werden können, um die Sicherheit für die allgemeine Bevölkerung zu gewährleisten. Sie müssen auch großer Hitze und den Elementen standhalten.
  • Industrielle Anwendungen: Industrieller Laserdruck erzeugt Markierungen, die den herausfordernden Umgebungsbedingungen industrieller Umgebungen wie Chemikalien, Schmutz, Feuchtigkeit und Vibrationen standhalten.
  • Elektronik: Viele elektronische Geräte verwenden Lasergravur, -ätzung oder -markierung für dauerhafte Beschilderung. Seriennummern, Logos und Zertifizierungen sind hervorragende Kandidaten.
  • Militär und Verteidigung: Militär und Verteidigungsprodukte müssen gekennzeichnet werden das klar und lesbar bleibt, egal welche unvorhersehbaren Bedrohungen die Umgebung ihnen entgegenwerfen mag.
  • Öl und Gas: Hohe Rückverfolgbarkeit und Langlebigkeit machen die Lasergravur und -markierung wiederum zu einer guten Lösung für die Öl- und Gasindustrie.
  • Konsumgüter: Viele Konsumgüter verwenden auch Lasergravur, Ätzen und Markieren, um attraktive und dennoch dauerhafte Markierungen auf verschiedenen Artikeln anzubringen, von Telefonen und Laptops bis hin zu Mixern und Lampen. Es kann auch eine großartige Möglichkeit sein, Verpackungen mit permanenten Barcodes und scanbaren Bildern zu versehen.
  • Schmuck und Auszeichnungen: Lasermarkierung und -ätzung können Trophäen, Plaketten und Schmuckprodukten auch anpassbare Markierungen hinzufügen.

Welche Materialien können Sie lasergravieren?

Einer der Gründe, warum Lasergravur und -markierung so beliebt sind, ist, dass Sie sie auf einer Vielzahl von Materialien verwenden können. Metalle sind üblich, aber Sie können auch Dinge wie Kunststoffe, Glas und Holz gravieren und markieren.

Hier einige Beispiele für lasergravierbare Materialien:

  • Metalle: Nahezu jedes Metall kann graviert werden, einschließlich Stahl, Aluminium, Eisen, Silber und Gold. Da die Gravur einer Nachbearbeitung standhält, können Sie Metalle nach dem Schneiden für eine Vielzahl von Zwecken und Aussehen behandeln. Einige Metalle erfordern höhere Verdampfungstemperaturen, daher sollten Sie Ihr Metall bei der Auswahl einer Lasermaschine berücksichtigen. Titan zum Beispiel ist notorisch schwer zu schneiden einen Verdampfungspunkt von 3,260 Grad Celsius, während Silber bei nur 1,950 Grad Celsius leichter ist.
  • Kunststoffe: Kunststoffe wie Acryl und Polyoxyethylen (POM) werden dank ihrer vielseitigen Farben und physikalischen Eigenschaften in einer Vielzahl von gravierbaren und beschriftbaren Produkten verwendet.
  • Sperrholz und mitteldichte Faserplatten (MDF): Diese Holzprodukte bieten ein natürliches, helles Aussehen und lassen sich gut gravieren und markieren.
  • Glass: Viele Glasarten können graviert und geätzt werden, um atemberaubende Effekte zu erzielen, die sich hervorragend für Produktverpackungen und Werbematerialien eignen.
  • Leder: Leder ist zäh und reagiert nicht immer gut auf mechanische Gravurverfahren, aber Laser schneiden es schnell durch.
  • Stein: Sie können sogar Lasermarkierungswerkzeuge auf Stein verwenden, die für Außenprojekte wie das Einritzen eines Logos in eine Gehwegfliese verwendet werden können.

Arten von Lasermaschinen

Es stehen mehrere Arten von Lasermarkiermaschinen zur Auswahl, die jeweils auf unterschiedliche Weise funktionieren und für bestimmte Materialien und Aufgaben am besten geeignet sind. Sie unterscheiden sich vor allem darin wie sie die Elektronen anregen im Laser, um ihm die zum Schneiden benötigte hohe Energie zu geben. Lasermaschinen können dazu verschiedene Materialien verwenden, einschließlich Gase und Feststoffe. Laser, die feste Materialien verwenden, werden als Festkörperlaser bezeichnet.

Faserlasermarkierer

Faserlasermarkierer sind Festkörperlaser, die Glasfasern verwenden, um Strom zu leiten. Das Licht wird zunächst von a emittiert Laserdiode und bewegt sich durch ein Glasfaserkabel. Das Kabel ist mit speziellen Komponenten ausgestattet, die das Licht verändern. Durch mehrere komplexe Prozesse und Exposition gegenüber Seltenerdelementen erreicht das Licht bestimmte Wellenlängen und höhere Energieniveaus. Linsen ändern dann die Form des Strahls, um ihn an die Schneidanwendung anzupassen.

Obwohl sie teurer sein können, sind Faserlaser sehr leistungsstark und können extrem kleine Strahlen für zusätzliche Präzision erzeugen. Sie funktionieren gut mit fast jedem Material und sind praktisch wartungsfrei mit langer Lebensdauer.

CO2-Lasermarkierer

Der Lasertyp verwendet Gase, um Elektrizität zu übertragen und den Laser mit Energie zu versorgen. Das emittierte Licht bewegt sich durch Glasröhren, die mit einem Gasgemisch gefüllt sind, das Kohlendioxid (CO2) sowie Gase wie Stickstoff, Helium und Wasserstoff enthält. Auf beiden Seiten der Röhre befinden sich Spiegel, einer vollständig reflektierend und einer teilweise reflektierend. Wenn das Licht zwischen den Spiegeln reflektiert wird, gewinnt es an Intensität und passiert den teilweise reflektierenden Spiegel nur, wenn es hell genug ist. Es wird dann auf die Schnittfläche fokussiert.

CO2-Laser sind ziemlich leistungsstark und können durch verschiedene Materialien schneiden, aber sie funktionieren außergewöhnlich gut mit Nichtmetallen wie Holz, Kunststoff und Leder. Sie können sie sogar in einigen Lebensmittelverarbeitungsanwendungen verwenden. Ihre Wartungsanforderungen sind höher als bei einem Faserlaser, da Probleme mit den Röhren oder dem Spiegelsystem die Maschine außer Betrieb setzen können.

Kristalllaser

Diese Laser bieten dank bestimmter Kristalle als Festkörpermedien eine extrem hohe Schneidleistung. Diese Kristalle, nämlich Granat und Vanadat, sind mit verschiedenen Ionen „dotiert“, die dabei helfen, dem Strahl bestimmte Eigenschaften zu 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, eine außergewöhnlich hohe Energie und Leistung zu erreichen. Zum Beispiel, Vanadat-Laser kann eine bessere Strahlqualität, Schärfentiefe und Spitzenleistung als Faserlaser erreichen.

Kristalle ermöglichen auch die Herstellung von Lasern mit unterschiedlichen Wellenlängen. Einige Materialien reagieren besser auf grüne, blaue oder ultraviolette Wellenlängen als auf den typischen Infrarotbereich. Ein grüner Laser, wird beispielsweise häufig für Edelmetalle wie Gold und Silber sowie für elektrische Komponenten, Leiterplatten und andere empfindliche Elektronik verwendet.

Lasermarkierer vs. Nadelprägen

Möglicherweise ist Ihnen das Nadelprägen als eine weitere Methode zur dauerhaften Markierung begegnet. Beim Nadelprägen, auch Pin Stamping oder Pin Marking genannt, werden kleine, harte Stifte verwendet, um Vertiefungen auf der Materialoberfläche zu erzeugen. Diese winzigen Löcher machen die Oberfläche rauer und verändern ihr Reflexionsvermögen. Während Punktstrahlmaschinen billiger sind als Laser, können Lasermarkierer viel bessere Ergebnisse liefern.

Hier sind einige der Gründe, warum Sie sich für die Lasermarkierung gegenüber dem Punktprägen entscheiden könnten:

  • Markenqualität: Dot Peening ist kontrastärmer und kann schwer zu lesen sein. Barcode-Scanner benötigen möglicherweise bestimmte Lichtverhältnisse, um einen genadelten Barcode zu lesen. Die Lasermarkierung bietet konsistentere, detailliertere Markierungen mit geringeren Ausschussraten.
  • Instandhaltung: Im Gegensatz zu Nadelprägegeräten besteht bei Lasern kein Kontakt zwischen der Maschine und der Oberfläche. Sie haben praktisch keinen mechanischen Verschleiß und keine Teile, die regelmäßig ausgetauscht werden müssen, wie z. B. Nadelpräger.
  • Geschwindigkeit:  Laser sind schneller als Nadelprägemaschinen, um anspruchsvollere Zykluszeiten zu erfüllen.
  • Markierungsmöglichkeiten: Da sie einen geringeren Kontrast bieten, eignen sich Nadelprägungen nicht für einige Markierungen, wie z. B. 1D-Barcodes. Die meisten Nadelprägungen werden auch durch zusätzliche Oberflächenbehandlungen zerstört, während Laserbehandlungen lesbar bleiben.
  • Materialien: Mit mehr Konfigurationsoptionen kann die Lasermarkierung eine breitere Palette von Materialien aufnehmen.

Nadelpräger können immer noch eine gute Wahl für einige weniger anspruchsvolle Anwendungen sein, aber es hängt wirklich von Ihrem Produkt ab. In den meisten Fällen ist ein Laserbeschrifter die bessere Wahl.

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