Sehr häufig werden die Begriffe Laserbeschriftung und Lasergravur wie Synonyme verwendet, bezeichnen in Wirklichkeit aber zwei grundlegenend unterschiedliche Verfahren. In beiden Fällen wird ein Material durch einen Laserstrahl dauerhaft markiert, allerdings wird das Material bei der Gravur verdampf, bei der Beschriftung aufgeschmolzen.
Die geschmolzene Oberfläche dehnt sich aus und erzeugt bis zu 80 µm tiefe Furchen, die Rauheit des Materials wird dabei je nach verwendeten Laserparametern verändert und es entsteht ein schwarz-weißer Kontrast. Weiterführend betrachten wir, wovon die schwarze und weiße Farbgebung bei der Beschriftung abhängt.
Betrachten wir nun die 3 Schritte, durch die die Beschriftung aufgebracht wird, etwas genauer.
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Alle Verfahren der Laserbeschriftung oder Lasergravur sind in einer Sache gleich: Der Laserstrahl wird gepulst und gibt die Energie in bestimmten Intervallen frei. Ein 100W-Laser erzeugt in einer Sekunde 100.000 Impulse. Jeder Impuls enthält ein Millijoule Energie und kann eine Spitzenleistung von 10.000W erreichen.
Wie jeder Fachmann weiß, ist zur Steuerung der abgegebenen Energiemenge des Lasers die richtige Einstellung der Parameter erforderlich. Hervorzuheben sind dabei die Geschwindigkeit und das Intervall, das den Abstand zwischen den Impulsen bestimmt. Je näher die Impulse beieinander liegen, desto höher die Konzentration an Energie.Bei der Lasergravur liegen die Impulse also im Vergleich zur Beschriftung viel näher beeinander. Für die Beschriftung ist nämlich weniger Energie als für die Gravur erforderlich, weshalb sie auch schneller ist. Tatsächlich ist die Geschwindigkeit auch einer der wesentlichen Parameter, wenn es um die Wahl zwischen den beiden Verfahren geht.
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Der Großteil der Energie des Laserimpulses wird von der Materialoberfläche reflektiert, der Rest wird absorbiert und in Wärme umgewandelt. Damit die Beschriftung erfolgen kann, muss das Material ausreichend Energie aufnehmen, um es zum Schmelzen zu bringen. Diese Energiemenge ist dabei kleiner, als zum Verdampfen im Rahmen der Lasergravur benötigt wird.
Sobald sich die Energie in Wärme umwandelt, erhöht sich die Temperatur des Materials, bis der Schmelzpunkt erreicht wird. An diesem Punkt ist die Oberfläche so stark erhitzt, das sie verformt werden kann.
Bei einem Festkörperlaser mit einer Wellenlänge von 1064 nm absorbiert Aluminium ≈5%, Stahl über ≈30%. Angesichts dieser Tatsache mag man annehmen, dass sich Stahl folglich leichter beschriften lässt. Dies ist aber ein Irrglaube, da weitere, physikalische Merkmale, wie z.B. der Schmelzpunkt, zu berücksichtigen sind.
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Während das Material in Millisekunden schmilzt und erkaltet, treten an der Oberfläche lokale Veränderungen auf. Die Oberflächenrauhigkeit ändert sich und erzeugt die dauerhafte Markierung, die Inhalte wie Codes, Logos oder Grafiken darstellt.
Die Farbänderungen sind eine Folge der unterschiedlichen Muster, die auf der Oberfläche entstehen. Bei hochwertigen Laserbeschriftungen liefern Schwarz und Weiß den besten Kontrast.
Weiße Beschriftung
Schwarze Beschriftung
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