Laserbeschriften
Laserbeschriften ist ein thermischer Prozess, bei dem ein energiereicher Strahl fokussierten Laserlichtes genutzt wird, um die Oberfläche oder das Innere eines transparenten Materials zu verändern. Hierzu muss der Werkstoff das Laserlicht mit einer bestimmten Wellenlänge absorbieren, um dadurch sein Aussehen ändern zu können. Vom praktischen Standpunkt aus gesehen, ist ein Laser eine Strahlungsquelle, die einen eng gebündelten Lichtstrahl aussendet. Dieses Laserlicht ist durch eine für den jeweiligen Lasertyp charakteristische Wellenlänge und eine hohe Leistungsdichte gekennzeichnet. Gerade beim Beschriften ist die hohe Leistungsdichte bei kleinem Brennfleck von großer Bedeutung.
Grundsätzlich kann unterschieden werden zwischen:
Aus Kostengründen wird häufig die Direktbeschriftung bevorzugt. Die technologischen Anforderungen an den Beschriftungsprozess sind hier aber wesentlich höher als bei Beschriftungsträgern, die für eine Laserbeschriftung ausgelegt wurden.
Prinzip
Abtragen von Werkstoff
Beschichtete Materialien können dadurch beschriftet werden, dass die oberste Schicht mit dem Laser abgetragen wird. Beim Abtragen der Deckschicht bei beschichteten (z.B. Eloxalschichten) oder lackierten Metallen tritt der Laserstrahl nicht mit dem Grundmaterial in Wechselwirkung, sondern vor allem mit der Deckschickt. Er wird vom Grundwerkstoff reflektiert.
Mehrschichtige Kunststoffe können durch Abtragen einer dünnen Deckschicht beschriftet werden. Ein typisches Beispiel für das Abtragen einer Lackierung ist das Tag-/Nacht-Design bei Bedienelementen.
Umwandeln von Werkstoff
Metalle, Keramiken und einige Kunststoffe können mit dem Laser graviert werden. Dabei ist die Leistungsdichte des Laserstrahls so hoch, dass das Material während der Bearbeitung innerhalb weniger Nanosekunden teilweise verdampft.
Im Werkstoff entsteht eine Vertiefung - die Gravur. Häufig verändert sich durch den Materialabtrag aber auch Frabe und Struktur der Oberfläche, die die Gravur besser sichtbar machen.
Laserapplikation
Laserbeschriftungssysteme bestehen aus vier wesentlichen Komponenten:
Systembeschreibung
Für das Laserbeschriften werden zwei Lasertypen angeboten:
Den größeren Anwendungsbereich haben Laser mit einer Wellenlänge von 1064nm. Bei dieser Wellenlänge können auch Metalle beschriftet werden.
Faserlaser
Moderne Faserlaser sind besonders gut für Beschriftungsaufgaben geeignet. Die Vorteile sind:
Faserlaser werden mit besonders langlebigen Einzelemitterdioden gepumpt.
CO²-Laser
Nicht für Metalle geeignet sind CO²-Laser. Der geringere Preis und der geringere Wartungsaufwand macht diesen Lasertyp dennoch interessant für das Beschriften von Kunststoffen, welche die Laserleistung bei einer Wellenlänge von 10640nm Laserleistung voll absorbieren.
Dies gilt sogar für das, dem menschlichen Auge transparent erscheinende, Acryl-Glas. In Wolf-Beschriftungssystemen werden CO²-Laser des Marktführers Synrad eingesetzt.
Steuerung
Wolf Laserbeschriftungsmaschinen werden durch einen Industrie-PC mit Siemens Soft-SPS angesteuert. Dieser PC übernimmt auch die Steuerung des Laserscanners. Die Steuerungsarchitektur erlaubt die Integration in unterschiedlichste Umgebungen. Es können damit gegebenenfalls zusätzliche automatische Funktionen angesteuert werden. Die esentlichen Steuerungskomponenten kommunizieren über:
miteinander. Die Steuerung ist dadurch leicht erweiterbar.
Anwendung
