LASERBESCHRIFTUNG: Die Auswahl des besten Lasers für Ihre Anwendung

Beschriftungslaser gibt es heute in vielen verschiedenen Ausführungen und können alle Materialien beschriften. Obwohl es bis vor einigen Jahren noch Grenzen in Bezug auf die Qualität und die Auswahl der zu kennzeichnenden Materialien gab, ist dies heute nicht mehr der Fall.
Je nach Art des Materials und des erwarteten Ergebnisses gibt es einen geeigneten Beschriftungslaser.

Wegen der zahlreichen Möglichkeiten ist die Auswahl eines geeigneten Lasers nicht einfach und stellt für viele Profis in der Branche eine Herausforderung dar. Wir versuchen in diesem Artikel zu klären, was bei der Auswahl des richtigen Beschriftungslasers für unsere Bedürfnisse zu beachten ist.

Zunächst einmal müssen wir die Eigenschaften des Lasers und die Materialeigenschaften unserer Komponenten verstehen.

Die wichtigsten zu berücksichtigen Parameter bei der Auswahl sind: die Art des Materials, die Qualität der Berschriftung und der ästhetische Effekt, den wir erreichen wollen, sowie die Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit wird bei Stand-Alone-Beschriftungslasers mit der Zykluszeit identifiziert. Die Zykluszeit bezeichnet die Zeit, die ein Bauteil benötigt, um seinen gesamten Beschriftungsweg zu durchlaufen, von der Einführung in das System bis zum (eventuellen) Lesen des 2D-Codes.

Zu den am häufigsten erwähnten Lasern gehören Faserlaser, Wellenlaser, UV-Laser und sicherlich CO2. Jeder ist für ein Material besser geeignet als für ein anderes. Generell kennen wir die Faser für ihre Gesamtwirkung auf Metalle. Der Wellenlaser ist dagegen eher für Kunststoffe geeignet, ebenso wie der bekanntere UV-Laser. Der CO2-Laser wird am häufigsten für die Beschriftung organischer Materialien verwendet. Auch innerhalb der Kategorie Faser gibt es technologische Varianten, die für bestimmte Anwendungen geeignet sind. Wir werden am Ende dieses Artikels näher auf sie eingehen, es handelt sich um den MOPA-Laser und den Picosecondo-Laser.

Es ist wichtig zu verstehen, wie das zu beschriftende Material das Laserlicht bei der Wellenlänge des Lasers selbst absorbiert. Eisen- und Nichteisenwerkstoffe haben eine optimale Absorption bei 1064 nm, während Edelmetalle dies bei 355 und 532 nm tun. Kunststoffe absorbieren auch die Laserleistung bei längeren Wellenlängen.

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Lasertechnologien

Der Nd-Laser: YAG wurde vor fast 30 Jahren auf den Markt gebracht und ist vielleicht die bekannteste und bekannteste in der Branche. Dies liegt an der großen Anzahl von Anwendungen, die es abdeckt. Ursprünglich wurden diese Laser mit Lampen gepumpt. Später entwickelten sie sich weiter und ersetzten die Lampen durch Dioden. Diodenbasierte Systeme sind robust und haben eine hohe Lebenserwartung. Ein Vorteil der Nd-Laser: YAG ist die Qualität des Laserstrahls. Dies ist auf die geringe Spotgröße zurückzuführen. In Kombination mit den kurzen Impulsen ergibt sich eine hohe Spitzenleistung, die bei tiefen Gravuren mit scharfen, klaren Beschriftungen und kleinen Zeichen nützlich sein kann.

Der Vanadat-Laser kann bei drei verschiedenen Wellenlängen emittieren: 1064, 532 (grün) und 355 nm (blau). Vanadat-Laser sind ebenfalls diodengepumpt und eignen sich besonders für den Abtragsprozess und für Anwendungen in Wärmeeinflusszonen. Eines der Hauptanwendungsgebiete von Vanadat-Lasern sind Day&Night-Beschriftungen. In diesem Fall entfernt der Laser die Oberflächenbeschichtung des Bauteils (in der Regel sind dies interne Automobiltasten) und legt die darunter liegende Oberfläche mit dem Funktionsindikator frei. Da diese Tasten hintergrundbeleuchtet sind, haben sie die Wirkung, die wir von den Tasten für Stereoanlage, Fenster und Klimaanlage kennen.

Mit dem Aufkommen des Faserlasers hat es eine echte Revolution in der Welt des Lasers und der Beschriftung gegeben. Der Faserlaser ist zum Mittelpunkt jeder Anwendung geworden und wurde für nahezu jede Marktanforderung getestet und perfektioniert. Seine Wirksamkeit ist besonders bei der Laserbeschriftung von Metallen bemerkenswert.

Eine Sache, die zu beachten ist, ist, dass die Ausgangsleistung aller Festkörperlaser mit der Zeit abnimmt, aber Sie können das System kalibrieren, um die gleiche Leistung im Laser zu erhalten, wie an dem Tag, an dem er das Werk verlassen hat. Dadurch kann der Laser die gleiche Qualität und Geschwindigkeit des Schildes beibehalten, wie an dem Tag, an dem es ankam und in Produktion genommen wurde.

Die Wellenlänge des Faserlasers beträgt 1064 µm, mit einem extrem kleinen Fokusdurchmesser. Dies führt zu einer Intensitätssteigerung, die bei gleicher mittlerer Ausgangsleistung 100-mal größer ist als bei CO2-Lasern.

Strahleneigenschaften

Ein Gaußscher Strahl hat ein M² von 1 und ermöglicht einen kleineren Spot im Verhältnis zur Wellenlänge und zur verwendeten Optik. Die bestmögliche Strahlqualität bei Nd-Laserbeschriftungssystemen: YAG und Vanadat hat ein M² von 1,2. Faserbasierte Systeme haben typischerweise einen M²-Wert von 1,7. Dies bedeutet eine größere Spotgröße und eine geringere Leistungsdichte. Bessere Strahlqualität bedeutet feinere Linien, schärfere Konturen, höhere Beschriftungsgeschwindigkeit (aufgrund höherer Leistungsdichte) und tiefere Gravur.

Puls-Wiederholfrequenz

YAG- und Vanadat-Laser unterscheiden sich in Bezug auf die Spitzenleistung und den Bereich der Pulswiederholrate stark von Faserlasern. Bei speziellen Fasersystemen wie dem MOPA-Laser kann die Pulsdauer eingestellt werden.

Typische Referenzwerte eines Markierungssystems

Typische Werte	YAG	VANADATO	BALLASTSTOFF
Pulsdauer (ns)	10-150	5-30	10-200
Qualität des Strahls (M² )	<1.2	<1.2	<2
Spitzenleistung (kW)	Hoch 100 kW	Mittlere Reichweite 80 kW	Niedrig 10 kW
Durschnittliche Leistung (W)	5-30	5-40	10-50
Frequenzbereich der Pulswiederholung	5-80 kHz	20-120 kHz	20 kHz - 1 MHz

Anwendungen

Gängige Begriffe bei der Laserbeschriftung sind: Ätzen, Ausglühen, selektiver Abtrag und Oberflächenabtrag. Je nach Anwendung und Material ist der eine Laser besser geeignet als der andere. Betrachtet man die Day&Night-Komponenten, so kann der Vanadat-Laser gut arbeiten. Der Oberflächenabtrag passt zu den Eigenschaften dieses Lasers, die kurze Pulsrate und Wiederholgeschwindigkeit sind. Die Geschwindigkeit ist entscheidend, um ein Verbrennen des Kunststoffteils zu vermeiden.

Auch bei der Laserbeschriftung von eloxiertem Aluminium ist der Abtrag ein häufig angewandtes Verfahren.

Eine weitere sehr häufige Anwendung, für die ein bestimmter Faserlaser effektiv ist, ist das Ausglühen von medizinischen Komponenten. Diese sind in der Regel aus Edelstahl und Titan. Wir sprechen natürlich von allen Komponenten wie z.B. Prothetik, chirurgische Instrumente, dentale Komponenten. Die hohe Spitzenleistung des Picosecondo-Lasers ist hier ideal, um schwarze, nicht wahrnehmbare Beschriftungen zu erzielen.

Die Beständigkeit dieser Laserbeschriftung gegen Passivierungszyklen und Korrosion durch aggressive Mittel ist wichtiger als in anderen Fällen. Dies liegt daran, dass die Laserbeschriftung funktional sein kann, um dem Chirurgen einige wichtige Dimensionsinformationen über das betreffende Bauteil anzuzeigen. Der geringe Reflexionseffekt des Picosecondo-Lasers ist ein weiteres Element, das dieses Produkt gegenüber anderen im medizinischen Bereich begünstigt.

Die Auswahl eines Beschriftungslasers

Die Welt der Laser und der Beschriftung wird Jahr für Jahr wachsen und sich weiterentwickeln. Die Technologie muss den sich ändernden Bedürfnissen der Fertigungsumgebung und den Anforderungen eines anspruchsvollen Marktes gerecht werden. Die Auswahl eines Anbieters für Laserbeschriftung ist wichtig, da das Angebot sehr groß ist und man leicht Fehler machen kann. Sich auf jemanden zu verlassen, der sein Handwerk versteht, bedeutet, von der Beratung eines Experten zu profitieren, der es versteht, sein Angebot auf unsere Bedürfnisse abzustimmen und nicht das Gegenteil.

LASIT ist seit 30 Jahren ein Experte für die Personalisierung seiner Lasersysteme. Von der Mechanik bis zur Software, wir halten vor keiner Anfrage an, und wir sichern die Interessen unserer Kunden in 360 Grad. Hier finden Sie einen Artikel über 10 Richtlinien, die wir für die richtige Wahl Ihres Beschriftungslasers ermittelt haben.