Speedmarker Beschriftungslaser schafft kontrastreiche Markierungen auf Kunststoff und Metall

Dauerhaft Kennzeichnen

Bei Kunststoffen wird Material durch den Laserimpuls explosionsartig verdampft oder aufgeschäumt, um dauerhafte Zeichen zu erzeugen. Bilder: Trotec Laser AG
Trotec Laser AG /

Mit dem Laser können unterschiedlichste Materialien schnell und berührungslos beschriftet werden. Mit der passenden Laserquelle lassen sich Metalle durch Anlassfarben sogar farbig markieren und bei Kunststoffen scharfe Konturen gravieren.

Das Prinzip der Laserbeschriftung ist einfach zu verstehen: durch Aufstrahlen kurzer Lichtimpulse wird an der Oberfläche des Materials ein sehr kleines Volumen erhitzt. Bei Metall wird dadurch das Gefüge verändert, es können Diffusionsprozesse induziert werden oder es werden durch das Erhitzen Anlassfarben generiert. Bei Kunststoffen dagegen wird Material explosionsartig verdampft (ablatiert) oder aufgeschäumt. Bei Letzterem liegt die Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur aber unterhalb der Verdampfungstemperatur. Um scharfe Umrisslinien zu erhalten, soll dabei die direkte Umgebung der bestrahlten Fläche möglichst nicht thermisch belastet oder gar geschmolzen werden. Durch Aneinanderreihen solcher Strahlpunkte lassen sich dann beliebige Konturen dauerhaft anbringen. Bei richtig gewählter Laserquelle, sprich Wellenlänge und möglicher Leistungsdichte beziehungsweise Pulsdauer, lassen sich optimale Beschriftungs- und Schneidlösungen für beinahe alle Materialien erzielen.

Dauerhaft schreiben ohne Tinte

Bei der Laserbeschriftung sind heute überwiegend Faserlaser als wartungsfreie und preiswerte Quelle im Einsatz. Bei diesen wird die Strahlung durch die laseraktive Faser geleitet und verstärkt, wodurch sie quasi Glaslaser mit Lichtwellenleiter-Eigenschaften sind. Sie übertreffen YAG/Vanadat-Laserquellen unter anderem bei Pulsenergie (bei niedrigen Wiederholraten), Lebensdauer, Robustheit und Gesamtlebensdauerkosten. Bei manchen Materialien reicht die minimale Pulsdauer von rund 100 ns jedoch nicht aus, um ein optimales Beschriftungsergebnis zu erreichen. Die Folge ist ein wenig konturscharfes Schriftbild, da die Umgebung mit aufgeheizt wird. Gleiches gilt für den Frequenzbereich des Strahles, der nicht von allen Materialien ausreichend absorbiert werden kann. Denn je kürzer und höher der Energieeintrag, umso besser lässt sich das zu beschriftende Material erhitzen, ohne die Umgebung zu stark zu erwärmen. Bei sehr kurzen Pulszeiten spielt nämlich die Wärmeleitung praktisch keine Rolle mehr und es entstehen Zeichen mit scharfen Konturen. Die Trotec Laser GmbH hat aus diesem Grund nun für ihre Speedmarker Beschriftungslaser-Serie einen MOPA-Faserlaser (Master Oscillation Power Amplifier) ins Programm aufgenommen. Dieser erlaubt durch eine einstellbare Pulsdauer einen räumlich viel stärker begrenzten Energieeintrag auf das Material. Durch das gezielte explosionsartige Verdampfen am Zielpunkt lassen sich so auch bei Kunststoffen sehr scharfe Konturen erzielen und selbst bei Metall bietet die Laserquelle durch den exakt dosierten Energieeintrag Vorteile, wie zum Beispiel eine farbige Markierung.

Gerade bei schlecht markierbaren Kunststoffen kann der MOPA-Laser seine Stärke durch ultrakurze Pulse mit entsprechender Leistungsdichte voll ausspielen. Die Beschriftung wird konturscharf, homogen und ist optisch hochwertiger. Unerwünschtes Aufschäumen und Verbrennen, zum Beispiel bei ABS, gehören damit der Vergangenheit an. Auch bei dunklen Kunststoffmaterialien wie PA 66 GF, PA 6 GF oder PP GF ergeben sich dadurch hellere, kontrastreichere und besser lesbare Beschriftungen. So lassen sich viele, per konventionellem Faserlaser nicht ausreichend markierbare Kunststoffe, nun für Mensch und Maschine gut lesbar kennzeichnen. Auch bei Metallen bringt die ultrakurze Pulsdauer Vorteile. So lässt sich beispielsweise natureloxiertes Aluminium leicht schwarz markieren. Auf Stahl wiederum ist ein schnelles und gegenüber Ätzverfahren korrosionsfreies Anlassbeschriften möglich. Verschiedene Pulslängen zwischen 4 und 200 ns ermöglichen hier ein breites Spektrum an unterschiedlichen Anlassfarben.

Vielseitige Technik

Der MOPA-Laser kann bei rund 20 W Dauerstrahlleistung auf acht unterschiedliche Pulsdauern eingestellt werden. Durch die kurze Pulsdauer bei Wiederholfrequenzen von 1,6 kHz bis 1 MHz lässt sich die Laserenergie fein dosieren. Die maximale Energie des einzelnen Pulses liegt bei 1 mJ. Die Menüführung der Speedmark-Software ermöglicht dazu die Einstellung der Laserparameter auf das Material und das gewünschte Markierungsergebnis. Darüber hinaus bietet sie eine Vielzahl an intelligenten Funktionen, wie die automatische Generierung von Seriennummern und Datamatrix-Codes, lässt sich aber auch an ERP-Systeme anbinden. So können für die Qualitätssicherung Kennzeichen dauerhaft in Produkte eingebrannt werden, um später leicht die in der Datenbank hinterlegten Parameter dazu aufzufinden. Die kompakten Geräte erlauben zudem Kleinserien und individuelle Einzelteile zuverlässig mit Schrift oder Grafik zu versehen.