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Lexikon: Beschriftungslaser

Synonyme: Laserbeschrifter, Laserbeschriftung, Laserbeschriftungssysteme

Laserbeschriftung, Beschriftungslaser, Laserbeschrifter

Quelle: Trotec Produktions- und Vertriebs GmbH

Definition

Beschriftungslaser sind Systeme und Anlagen zum Kennzeichnen von Werkstückoberflächen, die eine Markierung über das direkte punktgenaue Einbringen von Wärmeenergie durch einen berührungslosen Laserstrahl erzeugen. Gängige Verfahren zum Laserbeschriften sind das Abtragen von Deckschichten, Gravieren durch Materialverdampfung, das Aufschmelzen zuvor aufgetragener Farbpigmente sowie bei Metallen eine Farbänderung durch Gefügeänderung mittels Anlassen. Verfahren zur Laserbeschriftung von Kunststoff sind der Farbumschlag durch Zerstörung im Material eingelagerter Farbstoffe sowie das Aufschäumen durch eingeschlossene Gasbläschen. In Abgrenzung dazu wird beim Laserdruck ein relativ schwacher Laserstrahl benutzt, um den Auftrag von Farbpigmenten auf der Bildtrommel zu steuern, die das eigentliche Druckbild erzeugt.
Beschriftungslaser sind bezüglich der Strahlquelle, Leistung und der Art des Markierkopfes zur Strahlablenkung für Markieraufgaben optimiert, können sich prinzipiell jedoch auch für Bearbeitungsaufgaben eignen. Lasermarkiersysteme unterschiedlicher Bauart dienen zur Integration in Anwendungen. Komplette Laserbeschriftungsanlagen in Standardausführung oder als kundenspezifische Lösung umfassen ein Lasermarkiersystem mit Steuerung, Bedieneinheit und Markiersoftware, den mit einem Gehäuse geschützten Arbeitsraum und gegebenenfalls Handhabungsvorrichtungen.

Funktionsprinzip

Zur Laserkennzeichnung von Produkten stehen unterschiedliche Verfahren zur Auswahl. Gängige Verfahren sind bei Metallen das Anlassen, Abtragen oder Gravieren und bei Kunststoffen das Verfärben, Abtragen und Schäumen. Ein weiteres Verfahren zum Laserbeschriften ist das Aufschmelzen von pulverförmigen Farbsubstraten, die zuvor auf der Werkstückoberfläche aufgetragen werden und nach dem Erkalten erstarren.
Beim Laserkennzeichnen durch Anlassen werden Metalle lokal unterhalb des Schmelzpunktes des Werkstoffs erwärmt. Die Erwärmung bewirkt das Entstehen von Anlassfarben durch Gefügeänderungen in der Randschicht, die jedoch bei einer weiteren Erhöhung der Temperatur nicht temperaturstabil sind und wieder verschwinden würden.
Beim Kennzeichnen durch Abtragen werden Deckschichten wie z. B. Eloxale mit einer so hohen Laserenergie bestrahlt, dass das Material verdampft. Die Markierung entsteht durch den Kontrast bzw. Farbunterschied zwischen der Deckschicht und dem Grundmaterial. Durch Materialabtrag lässt sich bei Kunststoffen ein Tag-und-Nacht-Design erzeugen, indem z. B. lichtundurchlässige Materialschichten abgetragen und das transparente Grundmaterial freigelegt werden.
Dagegen wird beim Gravieren das Grundmaterial durch Verdampfen abgetragen. Um eine scharfe Kontur der Markierung zu erhalten, muss eine Ausbreitung der Wärmeeinflusszone verhindert werden. Dies wird durch eine sehr hohe Energiedichte erreicht, wodurch das Material innerhalb von Nanosekunden erhitzt wird und direkt verdampft.
Beim Verfärben von Kunststoffen kann die Lasermarkierung durch lokale Veränderung der Farbe ohne Beeinträchtigung der Oberflächenqualität entstehen. Durch geeignete Kunststoffauswahl werden in Kombination mit der Laserlicht-Wellenlänge eingelagerte Farbpartikel gezielt zerstört, sodass das Material an diesen Stellen ausbleicht oder verfärbt wird.
Kunststoffe können auch durch Aufschäumen markiert werden, bei dem der Laserstrahl die Oberfläche schmilzt. Die dabei entstehenden Gasbläschen vergrößern das Volumen, werden beim Erkalten des Materials eingeschlossen und bilden einen Aufwurf, der als erhabene Markierung stehen bleibt.

Einsatzbereich

Beschriftungslaser dienen zur direkten dauerhaften Kennzeichnung von Werkstücken aus einer Vielzahl von Werkstoffen wie Metallen, Kunststoffen, Glas, Holz oder Papier in hoher Qualität. Die überwiegend eingesetzten Vektor-Lasermarkiersysteme bieten frei programmierbare Kennzeichnungsinhalte. Wichtige Anwendungen sind Markierungen mit Codes zur Rückverfolgbarkeit von sicherheits- und funktionskritischen Bauteilen und Baugruppen, direkte Kennzeichnungen mit Seriennummern, Typenbezeichnungen und Logos sowie oder auch dekorative Kennzeichnungen in manuellen Arbeitsplätzen, in der Fertigungslinie oder in Verpackungsanlagen. Ebenso dienen Laser zur Kennzeichnung und Bearbeitung z. B. von Kunststoffetiketten und Folien zur indirekten Bauteilkennzeichnung.
Laserbeschrifter finden sich in einem sehr breiten Spektrum von Branchen wie z. B. die Automobilzuliefer- und Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie, Pharmaindustrie, Medizintechnik, Kunststoffbearbeitung, Elektronik, Lebensmittelindustrie usw.

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