Laser-Aufschmelzen von Farbpigmenten

Laser-Aufschmelzen von Farbpigmenten

Definition

Das Laser-Aufschmelzen von Farbpigmenten, auch als Laser Bonding bezeichnet, ist ein Verfahren zum Erzeugen von kontrastreichen, temperaturfesten und farbigen Markierungen durch das Aufbringen und Aufschmelzen von speziellen Markiermaterialien. In Abgrenzung dazu erzeugen alle anderen Lasermarkierverfahren direkte Markierungen ohne Verwendung von Zusatzstoffen. 
Das Farbsubstrat wird direkt oder mit einer Transferfolie auf das Werkstück aufgebracht, lokal mit Hilfe des Laserstrahls aufgeschmolzen und erstarrt als emailartige farbige Markierung auf der Werkstückoberfläche. Das überschüssige Substrat wird nach dem Markierprozess entfernt. Das Verfahren eignet sich für harte anorganische Materialien wie Glas, Keramik, Metalle und viele Kunststoffe. 
Eine Lösung zum Aufschmelzen von Farbpigmenten umfasst die Technik zum Auftrag und Entfernen des Substrats, eine Markierstation mit einem anwendungsspezifisch ausgewählten Laser sowie eine manuelle oder automatische Handhabung.

 

Funktionsprinzip

Vor dem Markierprozess wird zunächst ein spezielles Markiermaterial auf der Werkstückoberfläche aufgetragen. Prinzipiell ist das Markiermaterial ein Substrat aus zu Pulver feingemahlenen funktionsgebenden Farbpigmenten in Verbindung mit z. B. Glasfritten. 
Zum flüssigen Auftragen muss das Substrat mit geeigneten Flüssigkeiten versetzt werden, wodurch der Auftrag mit Sprühen oder anderen Verfahren erfolgen kann. Der Auftrag von pastösen Materialen ist durch Siebdruck möglich. Nach dem Antrocknen wird die aufgetragene Schicht im trockenen Zustand gelasert. Für automatische Anwendungen lassen sich auch Lasertransferfolien einsetzen, die in einem geringen Abstand (<1 mm) über dem Werkstück platziert werden.
Nun beginnt der eigentliche Markierprozess, bei dem die Markierung durch einen Laserstrahl mit einer frei programmierbaren Bewegung und mit exakt abgestimmter Energiedichte abgefahren wird. Das Substrat schmilzt in kürzester Zeit im Fokus des Laserstrahls auf und erstarrt zusammen mit den eingelagerten Farbpigmenten zu einer chemisch und mechanisch sehr beständigen emailartigen Schicht, wobei die Werkstückoberflächen oder Deckschichten abhängig von den Werkstoffen angeschmolzen werden können.
Das überschüssige Substrat wird anschließend durch Abwaschen, Abbürsten, Ultraschall oder andere geeignete Verfahren entfernt. Bei der Verwendung von Transferfolien entfällt dieser Schritt.

 

Einsatzbereich

Das Lasermarkieren durch Aufschmelzen von Farbpigmenten dient zur Herstellung von kontrastreichen und farbigen Kennzeichnungen in hoher Auflösung. Das Verfahren eignet sich zur dauerhaften und bis zu mehreren 100 °C temperaturfesten Kennzeichnung, erfordert jedoch eine exakte Abstimmung der Farbsubstrate und der Laser an die jeweilige Applikation. Auch die Kennzeichnung von unebenen Werkstückoberflächen mit beliebigen Inhalten ist möglich. 
Typische Anwendungen sind Kennzeichnungen mit Klarschriften, Codes, Logos oder dekorativen Elementen auf Bauteilen wie Glaskörpern, Windschutzscheiben, Chromteilen, Armaturen, Gussteilen, Werkzeugen oder z. B. auf großvolumigen Produkten aus Glas und Keramik. Auch die Erzeugung von leitfähigen Strukturen und fälschungssicheren Markierungen ist möglich. Anwender finden sich in verschiedensten Branchen wie z. B. in der Automobilzuliefer- und Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Elektrotechnik, Optik und Feinwerktechnik, bei Herstellern von Sanitärkeramik, Armaturen, Hausgeräten sowie bei Lohnbeschriftern.

Herstellerverzeichnis: Laser-Aufschmelzen von Farbpigmenten

 Pigmentum GmbH, Stein, Deutschland