Wie funktioniert ein Beschriftungslaser? Wie funktioniert ein Nadelpräger?

Damit ein Laser funktioniert braucht es immer ein aktives Medium, eine Pumpdiode, einen Auskoppelspiegel und einen Scankopf welcher die Bewegungen in X- und Y-Richtung realsiert.

Beschriftungen und Markierungen mittels Lasertechnologie nennen wir Laserbeschriftungen. Es gibt unterschiedliche Verfahren, wie Ihr Werkstück mit Text, QR-Code, Datamatrix, Barcode, GS1-Code, etc. markiert werden kann:

• Lasergravur
• Materialabtrag oder
• Anlassbeschriftung.

Je nach Material und Beschaffenheit des Materials empfiehlt sich das eine oder andere Verfahren.

Bei der Lasergravur wird der Werkstoff durch Verdampfen abgetragen. Dadurch entsteht auf der Oberfläche eine spürbare Vertiefung. Je nach Materialbeschaffenheit und Lasereinstellung lassen sich feine Oberflächengravuren oder Tiefengravuren realisieren.

Der Materialabtrag ist eine Form der Lasergravur. Der Laser verdampft auch hier die Werkstückoberfläche. Im Gegensatz zur Lasergravur wird hier allerdings nicht der primäre Werkstoff verändert, sondern nur die Beschichtung, welche diesen umgibt.

Bei der Anlassbeschriftung lassen sich durch starkes Erhitzen des Materials Anlassfarben erzeugen. Bei der Anlassbeschriftung entsteht kein Aufwurf. Dieses Verfahren ist deswegen besonders für hochgenaue Oberflächen eine sinnvolle Lösung. Die dunkle Anlassbeschriftung dringt ins Material ein und es entsteht dadurch eine dauerhafte unverlierbare Beschriftung. Die Anlassbeschriftung ist eine sehr schöne, edle und hochwertige Beschriftung. 

Bei Kunststoffen wird das Material durch den Laserstrahl karbonisiert oder aufgeschäumt.

• Beim Karbonisieren erhält man im Normalfall eine dunkle Beschriftung.
• Beim Aufschäumen hingegen eine helle Beschriftung. 

Durch die Zugabe von Laserpigmenten ins Kunststoffgranulat, kann das Beschriftungsergebnis bereits im Vorfeld massgebend beeinflusst werden.

Karbonisierung von Kunststoff

Aufschäumen von Kunststoff

Die Auswahl der richtigen Lasertechnologie ist sehr komplex und für viele potentielle Anwender eine enorme Herausforderung. Neben preislichen Aspekten spielen im Entscheidungsprozess insbesondere Fragen zur

• Beschriftungsqualität,
• Geschwindigkeit,
• Softwarebedienung,
• Technologie,
• Langlebigkeit der Systeme sowie
• Service und Support

immer wieder eine wichtige Rolle.

AxNum verfügt über alle relevanten Lasertechnologien und ist somit in der Lage eine unabhängige und unvoreingenommene Technologieberatung durchzuführen.

Wellenlägen des Lasers

Massgebend für die Reaktion des Materials auf den Laserstrahl ist deren Absorbtionsverhalten auf die Wellenlänge des Lasers. Die am häufigsten verwendete Wellenlänge ist 1064 Nanometer. Danach folgen die Wellenlängen 532 Nanometer (grüner Laser), 355 Nanometer (UV Laser) und 10600 Nanometer (CO2 Laser).

Faserlaser   YAG Laser   Grüner Laser   UV Laser   CO2 Laser

Laserleistung

Je nach Anforerung an die Beschriftungsgeschwindigkeit wird dann die Laserleistung bestimmt. Wir haben Beschriftungslaser im Bereich von 4 Watt bis 100 Watt. Zur definitiven Kontrolle ob die Anforderungen erfüllt werden können, sind Laserversuche mit unseren Demolasern unverzichtbar.

Versuche & Materialtests

Faserlaser sind sehr effektiv und es gibt für jeden beliebigen Industriezweig eine breite Palette an Lösungen. Ytterbium-dotierte Faserlaser sind bei niedrigen Betriebskosten besonders leistungsstark. Diese Lasersysteme sind sehr wartungsarm da die Lebensdauer des Resonators (Bereich in dem der Laserstrahl erzeugt wird) sehr hoch ist (> 50'000 Betriebsstunden).

Die Funktion eines Faserlasers ist wie folgt: 

• Die Laserquelle erzeut ein optisches Signal, welches im Faserkabel verstärkt wird. 
• Dieses Signal durchläuft anschliessend den sogenannten Kollimator. Dieser richtet den Strahl und und bringt ihn auf einen definierten Durchmesser bevor der Strahl den galvanometrischen Kopf erreicht. 
• Der Galvokopf hat zwei drehbare Spiegel (Galvospiegel) welche den Laserstrahl für die schnelle und genaue Markierung in X- und Y-Richtung ableiten.
• Der abgelenkte Laserstrahl wird durch ein Planfeldobjektiv geleitet durch das der Strahl fokussiert wird. Auf dem Werkstück entsteht dadurch ein Laserstrahldurchmesser von 0.025, 0.035 oder 0.05 mm je nach eingesetzter Optik. 

Faserlaser

Der UV Laser mit dem Namen Lexis Marker hat eine Wellenlänge von 355 Nanometer. Diese Wellenlänge gehört in den Bereich der UV Strahlung und ist für das menschliche Auge unsichtbar. Der UV Laser ist sehr gut geeignet für die Laserbeschriftung von Kunststoffen und Glas.

UV Laser

Der grüne Laser mit dem Namen Nobilis Marker hat eine Wellenlänge von 532 Nanometer. Diese Wellenlänge gehört in den Bereich des sichtbaren Lichtes und der Laserstrahl ist grün. Der grüne Laser ist sehr gut geeignet für die Laserbeschriftung von Kunststoffen, Glas, Kupfer und Gold.

Grüner Laser

Dies ist ein Laser, welcher einen YAG-Kristall (YAG = Yttrium-Aluminium-Granat) besitzt, der durch eine Pumpdiode das Laserlicht einkoppelt. Je nach Anzahl hintereinanderliegenden Kristalle erhält man eine Wellenlänge von 1064, 532 oder 355 Nanometer. 

YAG Laser

Das aktive Medium beim CO2 Laser ist das CO2 Gas, welches sich in einer Glaskartusche befindet. Das CO2 Gas wird mit einer Hochfrequenz angeregt und erzeugt dadurch den Laserstrahl. Dieser Laserstrahl hat eine Wellenlänge von 10600 Nanometern. 

Der CO2 Laser ist sehr gut geeignet zur Laserbeschriftung von Holz, Kunststoff, Leder, eloxiertem Aluminium oder sonstigen organischen Materialien. 

Materialien

Die Anwendungen sind neben dem Laserbeschriften sehr vielseitig. Es können Leiterbahnen von Leiterplatten freigelegt werden. Auch das Laserschneiden von Gewebematerial ist möglich, sowie das Angussabtrennen nach dem Spritzvorgang. 

Co2 Laser

Beim Nadelprägen wird die Nadel durch eine oszilierende Bewegung in das Material geschlagen und erzeugt so ein durch Punkte angeordnetes Schriftbild. Beim Ritzen wird die Nadel ins Material gedrückt und anschliessend im eingetauchten Zustand bewegt. Es verhält sich ähnlich wie das Schreiben mit einem Kugelschreiber.

Nadelprägetechnologie

Ritzmarkiertechnologie