Lasermarkierung und Gravur

Anlassen (Annealing)

Analog zur Gravur werden auch bei der Lasermarkierung Oxide genutzt, die das geschmolzene Oberflächenmaterial bei Kontakt mit dem Sauerstoff bildet, um eine Färbung zu generieren. Diese Methode nennt sich Anlassen oder Annealing. Durch Variation der Parameter der Quelle und der Temperatur der Bildung der Oxide (Variation bis zu circa 200°C) können farbige Lasermarkierungen entstehen, die von schwarz bis blau und von rot bis grün reichen. Bei Temperaturen von über 200° C erlischt der farbliche Effekt der Markierung. Der Vorteil der Lasermarkierung des Anlassens besteht darin, dass die Oberfläche unversehrt bleibt (wichtig, beispielsweise bei mechanischen Verbindungen). Sie ist besonders gut leserlich und abriebfest. Die für diese Technik idealen Materialien sind Stahl und Titan, während Aluminium und im Allgemeinen nichteisenhaltige Metalle schwieriger zu bearbeiten sind.

Schwarze Markierung (Black Marking)

Die schwarze Markierung oder Black Marking ist eine Art der Markierung, die auf dem Prinzip des Anlassens basiert, die allerdings Quellen mit kurzen Impulsen nutzt, hauptsächlich Laserquellen des Typs MOPA oder USP, um auf der Oberfläche nanometrische Strukturen zu generieren. Sie gewährleisten eine effektive Streuung des einfallenden Lichts, so dass die reflektierte Strahlung praktisch gleich null ist. Ein weiterer Vorteil dieser Art der Markierung besteht darin, dass die kurzen Impulse so gut wie keine thermische Wirkung auf die Oberfläche ausüben, was eine optimale Unversehrtheit der Oberfläche zu Folge hat und bewirkt, dass ein geringer Chrom-Rückstand entsteht, der in der Lage ist, eine Oxid-Schicht zu kreieren, die sich regeneriert und die Markierung auf lange Zeit lebendig erhält. Diese wichtige Eigenschaft ist im Bereich der chirurgischen Instrumente von großem Nutzen, da sie eine Markierung für die Rückverfolgbarkeit benötigen (UDI-Code für die Rückverfolgbarkeit entsprechend der europäischen Normen und FDA) und regelmäßig sterilisiert werden müssen. Dieser Art der Markierung ist unlöschbar und korrosionsbeständig auch bei anspruchsvollen Prozessen im Rahmen der Sterilisierung.

Ein weiteres wichtiges Merkmal besteht darin, dass diese Art von Laserquellen normalweise sehr kleine Spots aufweisen und somit auch besonders kleine oder filigrane Markierungen möglich machen.

Night & Day-Markierung (Lasermarkierung durch Entfernen von Oberflächenschichten)

Eine weit verbreitete Markierungstechnik besteht in dem Entfernen von Oberflächenschichten. Dies können Lacke, Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen wie Eloxierungen sein, die häufig von Materialien wie Aluminium entfernt werden.

In jedem Fall wird der Laser genutzt, um die Oberflächenschicht zu erhitzen und zum Verdampfen zu bringen, so dass die darunterliegende Schicht unversehrt bleibt und gut sichtbar wird. Diese Art der Markierung, die auch „Day and Night“ genannt wird, ist besonders gut sichtbar, da der Farbkontrast normalerweise besonders stark ist und die Farben individuell gestaltet werden können. Aus diesem Grund wird sie oft in der Automobilindustrie und der Unterhaltungselektronik für die Gestaltung von Komponenten wie der Innenausstattung von Fahrzeugen oder den Bedientasten von elektronischen Geräten verwendet.

Aufschäumen

Das Aufschäumen mittels Laser wird zur Markierung von Kunststoffen verwendet und basiert auf dem Prinzip des lokalen Erhitzens und Verdampfens von den im Kunststoff enthaltenen Pigmenten und Zusatzstoffen, die zu einer Oxidation des enthaltenen Kohlenstoffs führen, die CO2 generiert. Die Gasbildung führt zu einem oberflächlichen Aufschäumen, die zur Verfärbung führt. Dunkle Kunststoffe nehmen normalerweise eine weiße Verfärbung an, helle verfärben sich dunkel ins Gräuliche oder Schwarze.

Markierung durch Karbonisierung

Bei der Laserkarbonisierung handelt es sich um eine Markierungsmethode, die für Kunststoffe und organische Materialien (Papier, Holz, Leder) geeignet ist. In diesem Fall erwärmen die Laserstrahlen die Oberfläche so sehr, dass die Kohlenstoffverbindungen aufgebrochen werden und ein natürlicher Prozess der Karbonisierung des Materials ausgelöst wird.

Die Laserkarbonisierung führt stets zu einer Verdunklung des Materials (von grau über dunkelbraun bis hin zu schwarz).

Die Lasermarkierung bietet im Vergleich zu anderen Technologien bedeutende Vorteile, die beim Entscheidungsprozess zu beachten sind:

Kontaktlose Bearbeitung

Durch die Laserbearbeitung wird vermieden, dass Teile mit dem Werkstück in Kontakt kommen. Daher ist sie ideal für Materialien oder Produkte, bei deren Bearbeitung Sorgfalt geboten ist. Durch das Fehlen von Kontaktwerkzeugen entstehen keinerlei Kosten für Verschleiß und Wartung.

Umweltverträglichkeit (Öko)

Der Prozess der Lasermarkierung ist ökologisch und verwendet keine Druckfarben und chemischen Materialien, die im Anschluss entsorgt werden müssten.

Die modernen Lasersysteme für die Markierung und Gravur verbrauchen weniger als ein Haushaltsgerät und mit Sicherheit viel weniger als viele der konkurrierenden Technologien. Sie geben weniger CO2 in die Umwelt ab und sind somit umweltverträglicher.

Qualität und Präzision der Bearbeitung

Die Lasermarkierung und -gravur zeichnen sich durch die Qualität und die Präzision der Bearbeitung aus, da Laserstrahlen verwendet werden, die wenige zehn Mikrometer groß sind. Die Details, der hohe erzielbare Kontrast sowie die chemische, thermische und Korrosionsbeständigkeit machen den Laser zur wichtigsten Technologie für qualitativ hochwertige und langfristig unlöschbare Markierungsanwendungen.

Vielseitigkeit

Die Fähigkeit, alle Arten von Materialien zu bearbeiten, die leichte Integration in Systeme und Produktionslinien und die digitale Handhabung des Lasers machen ihn zu einem flexiblen Werkzeug, das in der Lage ist, sich jedem Prozess und hoch individuellen Produkten anzupassen.