Grundlagen der Laserbeschriftung
Was ist Laserbeschriftung?
Die Laserbeschriftung, auch Lasergravur oder Laserätzung genannt, ist ein Verfahren, bei dem mit einem fokussierten Laserstrahl dauerhafte Markierungen auf einer Vielzahl von Materialien erzeugt werden. Von Metallen bis hin zu Kunststoffen, Kristallen oder organischen Stoffen.
Das Grundkonzept der Lasermarkierung besteht darin, eine kontrollierte Wechselwirkung zwischen dem fokussierten Laserstrahl und dem Material zu erzeugen, die zu einer lokalen Erhitzung, Schmelzung oder Verdampfung führt.
Die Markierung entsteht durch lokalen Materialabtrag, kontrollierte Farbveränderungen oder Veränderungen der Oberflächenstruktur. Abhängig vom Material, der Laserhardware und den fein abgestimmten Prozessparametern.
Die Lasermarkierung hat sich in sehr vielen Branchen als unverzichtbar erwiesen, in denen es auf eine umweltfreundliche, präzise, kostengünstige, schnelle, dauerhafte und materialschonende Produktkennzeichnung ankommt.
Vorteile der Laserbeschrfitung
Die Lasermarkierung ermöglicht äußerst präzise, dauerhafte und leicht erkennbare Markierungen auf einer Vielzahl von Materialien. Sie trägt dazu bei, die vollständige Rückverfolgbarkeit von Produkten oder Baugruppen während ihres gesamten Lebenszyklus sicherzustellen.
Die Laserbeschriftung wird auch eingesetzt, um Produkte optisch oder haptisch zu individualisieren, indem Strukturen, Muster, Texte, Grafiken oder mikroskopische Markenschutzmerkmale aufgebracht werden.
Das Anwendungsspektrum der Laserbeschriftung umfasst eine beeindruckende Vielzahl von Materialien und Beschriftungsmethoden.
Ob Metall, Kunststoff, kristallines oder organisches Material. Die Laserbeschriftung hat sich als vielseitige Lösung etabliert. Sie lässt sich flexibel an die individuellen Anforderungen der Produktkennzeichnung in verschiedenen Branchen und Märkten anpassen.
Im Gegensatz zu vielen anderen industriellen Kennzeichnungsverfahren erfordert die Laserbeschriftung keinen Einsatz von Chemikalien oder Verbrauchsmaterialien.
Dies trägt dazu bei, den ökologischen Fußabdruck der Produktkennzeichnung zu verringern und unterstützt die Grundsätze der nachhaltigen Produktion.
Dank der berührungslosen und besonders materialschonenden sowie präzisen Kennzeichnung, kann der Abfall im Kennzeichnungsprozess reduziert oder ganz vermieden werden.
Durch den Wegfall von Chemikalien und Verbrauchsmaterialien können die variablen Kosten der Produktkennzeichnung drastisch gesenkt werden.
Sind Sie auf der Suche nach passenden Laserquellen, Scan Köpfen oder Optiken für Ihr neues Lasersystem und Ihre Prozessentwicklung? Oder an weiteren Informationen, wie zum Beispiel spezifischen technischen Daten, Lieferzeiten und Preisen?
Lassen Sie es uns bitte wissen:
Aufbau eines typischen Lasermarkiersystems
Einfach auf die Hotspots im Bild klicken, um kompakte Informationen über die wichtigsten laserspezifischen Komponenten und ihre Funktion in einem industriellen Laserbeschriftungssystem anzeigen zu lassen.
Laserquelle
Die Laserquelle ist das Herzstück des Systems.
Je nach Material und Markierverfahren werden unterschiedliche Lasertypen, Wellenlängen und Laserleistungen eingesetzt. Die Wahl des Lasertyps und -modells hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung und des jeweiligen Materials ab.
Unser Portfolio umfasst Laserstrahlquellen von 355 bis 10600 nm, die für die Lasermarkierung bestens geeignet sind. Dazu gehören dioden-gepumpte Festkörperlaser (DPSS), gepulste Faserlaser, Pikosekundenlaser und CO2 Laser.
Strahlaufweitung
Abhängig vom Ausgangsstrahldurchmesser der Laserquelle und der Eingangsapertur des Scankopfes kann in bestimmten Fällen eine Strahlaufweitung, auch Beam Expander genannt, zwischen beiden Komponenten integriert werden. Damit kann der Laserstrahldurchmesser gezielt vergrößert oder verkleinert werden, um ihn an die Spiegelgröße des Scankopfs anzupassen.
Die individuelle Anpassung des Strahldurchmessers an den Scankopf und andere optische Komponenten ermöglicht eine präzise und effiziente Markierung durch Optimierung der Fokusgröße und Leistungsdichte auf dem Material.
Beam Expander sind in verschiedenen Größen für unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren von 1,1x bis 20x erhältlich. Zusätzlich zu ihrer Vergrößerungsfunktion ermöglichen sie oft die Einstellung der Strahldivergenz, abhängig vom gewählten Strahlaufweiter-Modell.
Scankopf
Der Laserscankopf, auch Galvoscanner oder Laserablenkeinheit genannt, spielt eine entscheidende Rolle bei der mikrometergenauen Positionierung des fokussierten Laserstrahls.
Laser-Scanköpfe nutzen zwei bewegliche Spiegel, die während des Markiervorgangs mit Hilfe hochdynamischer Galvanometermotoren dynamisch in der X- und Y-Achse ausgerichtet werden können. Ein 2-Achsen-Laser-Scankopf kann mit einem vorfokussierenden Z-Achsen-Modul erweitert werden, um größere Arbeitsfelder oder nicht flache Materialien zu bearbeiten. Dadurch kann der Laserstrahl in einem X-Y-Z-Volumen beliebig fokussiert werden.
Durch die präzise Ausrichtung und Positionierung des Laserstrahls kann ein Laserscankopf komplexe Muster und feine Details mit bemerkenswerter Geschwindigkeit und Genauigkeit auf das Werkstück übertragen. Schnelle und präzise Ablenkeinheiten sind entscheidend für die Qualität, Effizienz und Stabilität des Lasermarkierungsprozesses.
Die Auswahl des geeigneten Laser-Scankopfes hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dies sind die wichtigsten: Zu den Kriterien
Mechanically mounted galvanometer scanners with X- and Y-mirrors.
F-Theta Objektiv
F-Theta-Objektive, auch Flachfeld-Objektive oder Planfeld-Objektive genannt, spielen eine entscheidende Rolle bei der Konstruktion eines Lasermarkiersystems. Insbesondere bei Anwendungen mit 2-Achsen-Laser-Scanköpfen oder Polygonscannern.
Sie ermöglichen eine äußerst präzise Fokussierung des Laserstrahls mit einem Durchmesser von wenigen µm auf der zu beschriftenden Oberfläche und sind Voraussetzung für eine mikrometergenaue Positionierung und hohe Leistungsdichten auf dem Werkstück.
Im Vergleich zu einfachen Ein-Element-Fokussierlinsen, die den Laserfokus auf eine sphärische Oberfläche abbilden würden, ermöglichen F-Theta-Linsen die präzise Positionierung des Laserfokus auf einem ebenen Arbeitsfeld. Die Fokusgröße bleibt dabei konstant, was ein entscheidender Vorteil für eine gleichbleibend hohe Qualität der Lasermarkierung über das gesamte Arbeitsfeld ist.
Telezentrische F-Theta-Objektive ermöglichen eine besonders präzise Fokussierung und Positionierung des Laserstrahls bei minimalem telezentrischen Fehler, da der Einfallswinkel über das gesamte Arbeitsfeld nahezu 90° beträgt. Diese Eigenschaft macht telezentrische F-Theta-Objektive besonders geeignet für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen eine präzise Steuerung der Spot-Symmetrie und des Einfallswinkels erforderlich ist.
Steuerkarte und Software
Steuerkarten dienen als Schnittstelle zwischen dem Computer, der die Markierungsaufgaben steuert, und dem eigentlichen Lasermarkiersystem einschließlich Laserstrahlquelle und Scankopf.
Die Steuerkarte empfängt Befehle von der Steuerungssoftware und wandelt sie in präzise Steuersignale für die Laserquelle und den Scankopf um. Moderne Lasersteuerkarten und Lasersoftware ermöglichen auch die hochpräzise Steuerung zusätzlicher Achsen und die Prozessautomatisierung.
Weitere typische komponenten
Absaugung: Eine wirksame Absaugung ist für die sichere Beseitigung von Dämpfen und Partikeln, die beim Lasermarkieren freigesetzt werden, unerlässlich. Sie sorgt nicht nur für eine saubere Arbeitsumgebung, sondern verlängert auch die Lebensdauer der optischen Komponenten und minimiert mögliche Gesundheitsrisiken.
Temperierung: Eine professionelle Temperierung ist für die Aufrechterhaltung der optimalen Betriebstemperatur des Lasermarkiersystems und aller installierten Komponenten unerlässlich. Sowohl zu hohe als auch zu niedrige Temperaturen können die Leistung des Lasers oder des Scankopfes beeinträchtigen und sich negativ auf die Haltbarkeit der Systemkomponenten auswirken.
Lasersicherheit: Lasersysteme unterliegen gesetzlichen Anforderungen an die Lasersicherheit. Sie werden anhand ihrer Sicherheit in verschiedene Laserschutzklasse von 1 (sicher) bis 4 (unsicher) eingeteilt. Die Einhaltung dieser Anforderungen ist unerlässlich, um die Sicherheit der Personen zu gewährleisten, die mit dem Lasersystem arbeiten. Je besser die Schutzklasse des Systems, desto umfangreicher sind die Anforderungen an die verbauten Sicherheitskomponenten.
Typische Sicherheitskonzepte für Laserbeschriftungsanlagen umfassen verschiedene technische Maßnahmen, wie z. B. die Integration von Laserschutzfenstern, Verriegelungssystemen, Interlocks, Not-Aus-Einrichtungen sowie mechanischen und elektronischen Shuttern.
Es ist sehr wichtig, dass das Sicherheitskonzept immer auf die individuelle Anlagenkonzeption und den installierten Laser abgestimmt ist!
Typische Industrien
Die Laserbeschriftung hat sich in zahlreichen Branchen als eine unverzichtbare Technologie für die Produktkennzeichnung etabliert. Prozesse werden schneller, präziser und effizienter.
Fortlaufend entwickeln sich neue Trends und Anwendungsgebiete.
Automobil
Die Laserbeschriftung spielt in der Automobilindustrie eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, Bauteile mit Seriennummern, Barcodes, Logos oder Designmerkmalen zu kennzeichnen. Die dauerhaften Markierungen sind nicht nur für die Rückverfolgbarkeit, sondern auch für das Qualitätsmanagement und das Design von Bedeutung. Die Fähigkeit, unterschiedliche Materialien mit hoher Präzision und hervorragender Reproduzierbarkeit zu kennzeichnen, macht die Lasermarkierung für die Automobilindustrie besonders attraktiv.
Luft- und Raumfahrt
In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird eine Vielzahl von Bauteilen mit Lasermarkierungen versehen. Die Markierungen dienen der Rückverfolgbarkeit und der Einhaltung von Qualitätsstandards. Mit gut abgestimmter Hardware und fein justierten Prozessparametern beeinträchtigt die materialschonende Laserbeschriftung die positiven Eigenschaften der verwendeten Materialien nicht. Sie hilft, einen durch die Kennzeichnung verursachten, beschleunigten Verschleiß unter anspruchsvollen Bedingungen zu verhindern.
Elektronik
In der Elektronikindustrie werden Laser zur Kennzeichnung von Leiterplatten und elektronischen Bauteilen eingesetzt. Um den Anforderungen der heutigen Elektronikproduktion gerecht zu werden, sind Präzision und Geschwindigkeit von großer Bedeutung. Wärmeempfindliche Teile können mit hervorragender Präzision beschriftet werden, auch in mikroskopischen Dimensionen. Die berührungslose Laserbeschriftung verhindert die Beschädigung empfindlicher Bauteile während des Beschriftungsvorgangs und trägt zur Verringerung von Materialausschuss bei.
Medizintechnik
Eine qualitativ hochwertige Kennzeichnung von medizinischen Geräten, chirurgischen Instrumenten und Implantaten ist in der Medizintechnik unerlässlich. Die Lasermarkierung garantiert hygienische und dauerhafte Markierungen, die den strengen gesetzlichen Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit im medizinischen Bereich entsprechen. Sie bietet eine effiziente Lösung für Kennzeichnungen auf medizinischen Instrumenten, die Sterilisationsprozessen und rauen Umgebungsbedingungen standhalten.
Verpackung
Die Laserbeschriftung wird in der Verpackungsindustrie zur Kennzeichnung verschiedener Verpackungsmaterialien mit Produkt- oder Produktionsinformationen eingesetzt. Sie erfüllt die Anforderungen an Nachhaltigkeit und Prozessstabilität bei hoher Geschwindigkeit und Kosteneffizienz. Der Verzicht auf Chemikalien und Verbrauchsmaterialien für die Kennzeichnung von Verpackungen sind zwei weitere Gründe für den heute weit verbreiteten Einsatz von Laserbeschriftung in der Verpackungsindustrie.
Lebensmittelindustrie
In der Lebensmittelindustrie ist die hygienische Kennzeichnung von Behältern, Geräten und Komponenten unerlässlich. Für diesen Zweck eignet sich die Lasermarkierung hervorragend, da sie keine Verunreinigungen erzeugt und leicht zu reinigen ist. Die Lasermarkierung ermöglicht beispielsweise das Aufbringen von Informationen, Warnschildern und Logos auf Behältern und Geräten, ohne die positiven Eigenschaften des Materials zu beeinträchtigen und gewährleistet so die Hygiene und Sicherheit.
