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Lasermarkieren

Beim Lasermarkieren wird ein Laser auf ein Objekt gerichtet und die Oberfläche des Objektes dadurch dauerhaft verändert. Der Laser überträgt Energie auf die Oberfläche, verändert ihre Beschaffenheit und lässt dadurch ein Bild oder einen Schriftzug entstehen. Je nach Material geschieht dies auf verschiedene Art und Weise.

Markierung unterschiedlicher Materialien

Materialien wie Holz, Papier oder Leder lassen sich gut markieren. Dabei kann der Laserstrahl so eingestellt werden, dass das Material verdampft und z.B. eine dreidimensionale Struktur entsteht, oder so, dass das Material oxidiert und eine zweidimensionale Markierung ähnlich eines Brandzeichens entsteht.
Auch Plastik lässt sich gut zur Lasermarkierung verwenden. Der Laserstrahl wird auf einen bestimmten Punkt der Oberfläche fokussiert und verdampft dort das Plastik. Es kann jedoch sein, dass durch die Wärmeübertragung Teile der Oberfläche in der Nähe des Strahls schmelzen und unerwünschte Effekte auftreten. Um das zu vermeiden kann das zu bearbeitende Werkstück aus bestimmten, besonders gut geeigneten Kunststoffen hergestellt werden. So gibt es etwa Kunststoffe, die die Wärme besonders gut ableiten.
Metall ist dagegen im Allgemeinen nicht gut mit dem Laser zu bearbeiten, da es einen Großteil des Laserlichtes reflektiert und die Markierung keinen Effekt zeigt. Es werden besondere Laser benötigt, die kurzwelliges Licht aussenden, wie beispielsweise Nd:YAG-Laser. Eine Alternative dazu ist das Farb-Oxidations-Verfahren. Dabei wird ein Substrat auf die Oberfläche aufgetragen, welches aus Farbpigmenten, Tonstücken und Glasteilchen besteht. Die Tonstücke nehmen die Energie des Lasers auf und geben sie in Form von Wärme an das Glas ab. Das Substrat schmilzt und verbindet sich permanent mit dem Metall. Durch die Pigmente wird die Markierung farbig. Nach der Verarbeitung wird das Substrat an den Stellen, die nicht vom Laser getroffen wurden, einfach wieder abgewaschen. Dieses Verfahren kann auch für Glas, Keramik und Porzellan angewendet werden.

Verfahren der Lasermarkierung

Es gibt zwei verschiedene Verfahren, wie die Lasermarkierung durchgeführt werden kann. Falls viele Objekte in möglichst kurzer Zeit mit derselben Markierung versehen werden sollen, wie etwa ein Logo oder ein Barcode, so erstellt man eine Maske, durch die der Laser mit einem Lichtblitz das komplette Motiv auf einmal zeichnet (siehe Infografik).
Benötigt man jedoch verschiedene Motive oder eine höhere Genauigkeit, so ist das X-Y-Verfahren besser geeignet. Hierbei wird der Laserstrahl jeweils nur auf einen Punkt fokussiert und tastet das Motiv punktweise wie ein Raster ab. Da der Laser dabei durch einen Computer gesteuert wird, ist es sehr einfach, auf jedes Objekt ein anderes Motiv aufzubringen.

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Vorteile der Lasermarkierung

Das Lasermarkieren hat viele Vorteile. Es werden keine Verbrauchsmaterialien und keine Werkzeuge benutzt. Das Werkstück muss nicht fixiert oder eingespannt werden und es entstehen keine Abfallprodukte wie Späne oder Staub, sondern lediglich Dämpfe, die leicht abgeleitet werden können. Dadurch können auch schwierige Oberflächen, wie etwa von sehr kleinen Objekten, mit hoher Präzision markiert werden.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Haltbarkeit der Markierung. Lasermarkierungen können nicht abgewaschen, abgerieben oder mit Lösungsmitteln entfernt werden. Der einzige Weg, solche Markierungen zu entfernen, ist meistens aufwändiges Abschleifen.

Geeignete Lasersysteme

Es gibt drei wichtige Lasersysteme, die für die Lasermarkierung verwendet werden können. Am häufigsten eingesetzt werden CO2-Laser, also Laser, deren aktives Medium aus einer Mischung von Gasen (Stickstoff, Kohlendioxid und Helium) besteht. Sie produzieren Strahlen im mittleren Infrarotbereich, haben relativ niedrige Herstellungskosten und können sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und hohe Energien erreichen. Sie eignen sich gut für organische Materialien, wie Papier, Holz und Plastik, können Metall aber nur mit zusätzlichen Mitteln bearbeiten.
Eine Alternative dazu sind Festkörperlaser, wie etwa der Nd:YAG-Laser. Sie strahlen im nahen Infrarotbereich oder im Bereich des sichtbaren Lichtes, haben also eine deutlich kleinere Wellenlänge als CO2-Laser. Dadurch eignen sie sich besonders für die Bearbeitung von Metall. Nd:YAG-Laser haben ein höheres Auflösungsvermögen und können daher für Präzisionsarbeiten eingesetzt werden.
Die dritte Möglichkeit sind Faserlaser, deren aktives Medium eine Glasfaser ist. Sie haben eine sehr gute Strahlqualität sowie hohe Effizienz und können durch Glasfaserkabel geleitet werden. Sie eignen sich für die Bearbeitung von hochreflektiven Materialien wie etwa Gold, Silber und Aluminium.