Lasergraviermaschine für die industrielle Produktkennzeichnung von Metall und Kunststoff

Lasergraviermaschinen sind aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Sie sind vielfältig einsetzbar und markieren oder gravieren nahezu alle Materialien hochpräzise und effizient. Für die industrielle Produktkennzeichnung kommen unterschiedliche Verfahren zur Anwendung, je nach gewünschtem Effekt, Material oder Anforderung an die Beschaffenheit der Markierung.

Welche Lasergraviermaschinen werden für die Laserbeschriftung eingesetzt?

Für die direkte Kennzeichnung (Direct Part Marking, DPM) von industriellen Produkten, wie Medizinprodukten, Bauteilen für die Automobilindustrie oder elektronischen Komponenten werden in der Regel Faserlaserbeschrifter, UV-Laser und CO2 Laser verwendet. Welche Lasergraviermaschine geeignet ist, ist abhängig von verschiedenen Faktoren. Dazu gehören unter anderem das Material, die Oberflächenbeschaffenheit und der gewünschte Markiereffekt. Entscheidend ist auch, wie das Produkt später eingesetzt und inwiefern die Markierung extremen Bedingungen, wie zum Beispiel Desinfektions- und Reinigungsmitteln oder Umwelteinflüssen, standhalten muss.

Zusätzlich wird unterschieden zwischen Lasergraviermaschinen zur Integration in Produktionslinien und Lasergraviermaschinen als Einzelarbeitsplatz. Die nachfolgend genannten Laserbeschrifter werden sowohl integriert in Produktionslinien als auch in Form von Einzelarbeitsplätzen in verschiedenen Branchen eingesetzt:

Faserlaser: leistungsstark, wirtschaftlich, flexibel

Gängige Faserlaser (im Hintergrund) im Vergleich mit der sehr kleinen Variante eines Faserlasers (im Vordergrund).

Die wirtschaftlichen Faserlaser werden zur präzisen Kennzeichnung von Kunststoffen und Metallen in nahezu allen Industrien eingesetzt: Vom Automobilbau über die Elektronikindustrie bis hin zur Medizintechnik. Bei der Markierung von Medizinprodukten gilt der Faserlaser als Universal-Laser, da er vielseitig einsetzbar ist und auch medizinischen Edelstahl zuverlässig korrosionsfrei kennzeichnet.

Ein in den Markierkopf integrierbares Kamerasystem sorgt für Null-Fehler-Qualität und Prozesssicherheit bei der Produktkennzeichnung.

Besonders interessant für die Integration in Produktionslinien sind sehr kleine Faserlaser, die die Größe eines CIJ (Continuous Inkjet) haben.

CO2-Laser: schnell und vielseitig

CO2-Laser markieren verschiedenste Materialien hochpräzise und gestochen scharf, u.a. beschichtete Metalle, Papier, Karton und Pappe, Glas sowie viele Kunststoffe.

Die Laser erreichen Markiergeschwindigkeiten bis zu 2.000 Zeichen/Sekunde und Liniengeschwindigkeiten bis zu 900 Meter/Minute. Durch Optionen zur kundenspezifischen Konfiguration sind sie sehr flexibel einsetzbar.

UV-Laser: kontrastreiche Markierungen auf hochsensiblen Produkten

UV-Laser erzielen kontrastreiche Markierungen auf empfindlichen Produkten durch einen photochemischen Effekt. Der Wärmeeintrag des Lasers ist so gering, dass empfindliche Materialien wie medizintechnische Kunststoffe, Silikone, weiße Polyamide, eingefärbte Schläuche, Kabel oder Glas gekennzeichnet werden, ohne dass die Produktoberfläche verletzt wird.

Welche Vorteile bietet eine Lasergraviermaschine mit integriertem Kamerasystem und innovativer Software?

Kamerasysteme, die in die Lasergraviermaschine integriert sind, erhöhen die Genauigkeit, Wirtschaftlichkeit, Fertigungseffizienz und Bearbeitungsqualität während der Laserkennzeichnung und -gravur. Fertigungsprozesse werden optimiert, da kleine und große Bauteile mit dem gleichen Laser beschriftet werden können. Betriebskosten sinken, da einfachere Vorrichtungen oder, mit entsprechenden Software-Features, sogar keine Vorrichtungen für die Teilekennzeichnung erforderlich sind. Durch Prüfschritte vor und nach der Laserkennzeichnung direkt in der Lasergraviermaschine, wie beim Holistic Enhanced Laser Process (HELP), wird Ausschuss drastisch reduziert und annähernd Null-Fehler-Markierqualität erreicht:

Mithilfe der Markiersoftware werden Markierinhalte schnell und effizient erstellt, hochwertige Laserbeschriftungen werden präzise aufgebracht. Innovative Software-Features bieten noch weitere Vorteile, wie die bereits oben erwähnte Möglichkeit ohne Produkthalterungen zu markieren:

Zusätzliche Benutzerschnittstellen optimieren die Produktionseffizienz, senken Kosten und steigern den Durchsatz bei der Laserbeschriftung. Ziel solcher Schnittstellen ist es, Benutzereingriffe zu minimieren und die wesentlichen Schritte des Markierprozesses übersichtlich zu visualisieren. So wird eine schnelle, intuitive, sichere und fehlerfreie Bedienung der Lasergraviermaschine gewährleistet. Der Kennzeichnungsprozess wird dadurch beschleunigt und Ausschuss reduziert.

Für welche Verfahren zur industriellen Produktkennzeichnung ist eine Lasergraviermaschine geeignet?

Eine Lasergraviermaschine kann für die Kennzeichnung einer Vielzahl von Materialien eingesetzt werden. Dabei kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz:

Anlassbeschriftung

Bei der Anlassbeschriftung wird auf Metallen mittels lokaler Materialerwärmung eine Oxidschicht aufgebracht, so dass eine kontrastreiche, gut lesbare Markierung entsteht. Bei der Anlassbeschriftung wird kein Material abgetragen, die Materialoberfläche bleibt eben. In der Regel ist die Oxidschicht schwarz, es können aber auch andere Farbeffekte erzielt werden.

Dieses Verfahren ist für die Kennzeichnung von Medizinprodukten besonders geeignet, da es materialschonend ist und mehrfachen Reinigungs-, Desinfektions- und Passivierungszyklen standhält. Mit den richtigen Einstellungen und Laserparametern ist die Markierung korrosionsbeständig.

Farbige Anlassbeschriftung auf rostfreiem Edelstahl.
Mit Faserlaser markierter UDI-Code (Anlassbeschriftung auf medizinischem Edelstahl).

Aufschäumen

Lasermarkiertes Kunststoffgehäuse eines Temperatursensors aus dem Automobilbau.

Kohlenstoff und Farbpigmente (aus Additiven, Farben o.ä.), die in Kunststoffen enthalten sind, werden durch den Laser gezielt lokal erwärmt. Dadurch, dass der Kohlenstoff im Kunststoff zu CO2 oxidiert, entsteht beim Aufschäumen eine Schaumschicht, die als erhabene, auf der Oberfläche ertastbare Markierung erscheint. Die kleinen Bläschen, die sich an der Materialoberfläche absetzen, reflektieren diffus und erzeugen helle Zeichen auf dunkleren Materialien. Die Verfärbung ist abhängig von der Zusammensetzung der Kunststoffe.

Schichtabtragverfahren und Tag-/Nacht-Design

Im Schichtabtragverfahren bewirkt der Laser bei Kunststoffen durch oberflächliches Schmelzen die lagenweise Entfernung der Kunststoffoberfläche. Abgetragen wird entweder das Material selbst oder seine Beschichtung, die meist mit dem Ziel aufgetragen wurde, einen bestimmten Markiereffekt zu erzielen. So können Lacke hochpräzise in der gewünschten Stärke von der darunterliegenden, andersfarbigen Kunststoffschicht entfernt werden, die dadurch sichtbar wird.

Dieses Markierverfahren wird unter anderem auch bei lackierten Werkstoffen und farblich beschichtetem Aluminium angewendet. Zuvor aufgebrachte Farb-, Lack- und Deckschichten werden teilweise entfernt, so dass das darunterliegende Material sichtbar wird.

Lackabtrag auf Getränkedosendeckeln.
Lackabtrag auf einem Schalter aus dem Automobilbau (Tag-/Nacht-Design).

In der Automobilindustrie kommt dieses Lasermarkierverfahren beim Tag-/Nacht-Design zum Einsatz, um Bedienelemente und Tastaturen zu kennzeichnen. Beim Tag-Nacht-Design wird die Beschichtung von trans­parentem Trägermaterial abgetragen, und die entstandenen scharf begrenzten Symbole können bei Dunkelheit hinter­leuchtet werden, z.B. für Schalter im Automobilbau. Auch durch den präzisen und schichtgenauen Abtrag mehrerer Schichten unterschiedlich gefärbter Lacke entstehen gewünschte Beschriftungseffekte mit hoher Konturenschärfe, ohne die darunterliegende Schicht zu beschädigen.

Karbonisieren

Spritzgussteil, auf dem mittels Karbonisieren ein Farbumschlag erzielt wird.

Beim Karbonisieren wird das Material mit einer Lasergraviermaschine dunkel gefärbt. Dabei verbrennt der Laser einzelne Bestandteile, wodurch entsteht eine dunkle Verfärbung entsteht. Dieses Verfahren kommt vor allem bei Kunststoffen zum Einsatz. Die Kunststoffzusammensetzung und die Grundfarbe des Werkstoffes bestimmen dabei den zu erreichenden Kontrast. Mittels Laseradditiven können Materialen, welche eine schlechte Reaktion auf den Laser zeigen, optimiert werden. Das Karbonisieren kommt auch bei organischen Materialien wie Papier, Kartonagen, Holz oder Leder zur Anwendung, wenn ein dunkler Effekt erzielt werden soll.

Gravur

Von einer Lasergravur spricht man, wenn Material aus der Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils herausgenommen bzw. abgetragen wird, so dass eine sichtbare Vertiefung entsteht. Dieses Verfahren kann bei fast allen Materialien angewendet werden. Selbst bei möglichen nachgelagerten Beschichtungsprozessen bleibt die Markierung lesbar.

Schmelzgravur auf Ventil aus dem Automobilbau.
Lasergravierte Schraffuren.

Weitere Informationen

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