Bis vor ein paar Jahren war die farbige Lasermarkierung auf Schwarz beschränkt. Der Laser hatte diese Einschränkung im Vergleich zu anderen Technologien: Tintenstrahldruck oder Tampondruck hatten schon lange mehrfarbige Grafiken ermöglicht. Das war ein großer Nachteil für den Laser, vor allem in Bereichen, in denen die Produktästhetik im Vordergrund steht (Werbung, Medizin, Kosmetik, Luxusautos). Heute hat sich die Situation dank der Entwicklung neuer Laserquellen – insbesondere der MOPA-Technologie – und der präziseren Steuerung der Parameter über die Software dramatisch verändert. Das Erzielen brillanter und stabiler Farben ist nicht nur möglich, sondern auch wiederholbar und mit ausgezeichneter Produktionssicherheit.
Wie funktioniert die farbige Markierung?
Die Farbmarkierung ist ein Verfahren, das auf der Interaktion zwischen dem Laser und der Oberfläche des Materials durch die kontrollierte Bildung einer Oxidschicht unterschiedlicher Dicke beruht. Diese Schicht verändert den Brechungsindex des Lichts und erzeugt optische Interferenzen, die je nach Dicke und Art des zu bearbeitenden Materials zu unterschiedlichen sichtbaren Farben führen.
Die Pulslänge und andere Variablen des Lasers bestimmen die Energiemenge, die zur Erhitzung der Materialoberfläche verwendet wird. Auf diese Weise kann eine kontrollierte und lokalisierte Oxidation der Oberfläche des Produkts erreicht werden. Darüber hinaus ist eine sehr präzise Fokussierung des zu bearbeitenden Bereichs erforderlich, um den Farbmarkierungsprozess zu gewährleisten.
Da kein Material abgetragen oder mechanisch eingraviert wird, handelt es sich um eine rein physikalische Oberflächenmodifikation, die in Bereichen, in denen ein Höchstmaß an Sauberkeit und Integrität des Teils erforderlich ist, sehr geschätzt wird.
Unten sehen Sie ein Video der Farbmarkierung auf einem AISI 304 Stahlblech mit einem 30 Watt MOPA Faserlaser.
Auf welchen Materialien können farbige Lasermarkierungen durchgeführt werden?
Wie bei jeder Art von Laseranwendung sind die Wirkung und die Parameter sehr unterschiedlich, wenn wir über Lasermarkierung auf Metallen oder auf Kunststoff.
Heutzutage ist die farbige Kennzeichnung von Stahl sehr beliebt, da es das Material ist, das am besten reagiert und auf dem eine breite Palette von Farben realisiert werden kann. Farbige Markierungen sind eigentlich nur auf Materialien möglich , die kontrolliert oxidiert werden können und deutlich sichtbare Farbinterferenzen aufweisen.
Auch hier sind die Parameter, die das Ergebnis beeinflussen, Laserfrequenz, Leistung, Geschwindigkeit, Brennweite und mehr.
Geeignete Materialien für die Farbmarkierung von Metall sind unter anderem:
- Edelstahl: der am häufigsten verwendete Stahl, der eine breite und stabile Farbpalette ermöglicht.
- Titan: hervorragende Reaktion auf die MOPA-Parameter, mit intensiven und definierten Farben.
- Chrom und Chromlegierungen: weniger Farben, aber gute Reaktion auf präzise Parameter.
- Andere polierte Metalle (Kupfer, Messing): Theoretisch markierbar, aber weniger stabil im Laufe der Zeit.
Kunststoff ist an sich nicht für die Farbmarkierung durch Oxidation geeignet, da er keine Oxidschicht bildet, die mit dieser Art von optischem Effekt kompatibel ist. Es gibt jedoch spezielle Pigmentierungen und Zusatzstoffe, die mit Laserlicht reagieren können, um Farbvariationen zu erzeugen (dies wird jedoch nicht als “Farbmarkierung” im engeren Sinne betrachtet, sondern eher als thermischer/pigmenteller Effekt).
Der perfekte Laser für Farbmarkierungen
Für diese Art von Verfahren empfehlen wir immer den MOPA-Faserlaser, der aufgrund seiner Eigenschaften und Leistung am besten geeignet ist. Das Master Oscillator Power Amplifier-System (d.h. der MOPA-Laser) ermöglicht nämlich unterschiedliche Lasersignalformen mit Pulsdauern von 1ns bis 350ns und eine Vielzahl von Frequenz-/Energiekombinationen pro Puls.
Im Vergleich zu einem Standard-Faserlaser ermöglicht der MOPA:
- Präzise Steuerung des Laserpulses: unerlässlich für die Einstellung der Oxidstärke.
- Wellenformflexibilität: nützlich für die Anpassung des Lasers an verschiedene Materialien.
- Breiter Frequenzbereich (von einigen kHz bis > 1 MHz): unerlässlich, um die Wärmezufuhr richtig zu steuern.
Darüber hinaus garantiert der MOPA-Laser dank der Möglichkeit, die Energie pro Puls, die Überlappung zwischen den Spots und die Leistungsdichte anzupassen, eine höhere ästhetische Qualität als andere Systeme.
