In diesem Leitfaden erfahren Sie alles über Laserbeschriftungsmaschinen. Was sie sind, wie sie funktionieren, welche Vorteile sie mit sich bringen und welche möglichen Anwendungen sie haben.
Inhaltsverzeichnis
Was ist eine Laserbeschriftungsmaschine?
Wie funktioniert eine Laserbeschriftungsmaschine?
Vorteile der Laserbeschriftungsmaschine
Anwendungen für Laserbeschriftungsmaschinen
Verschiedene Laserbeschriftungsmaschinenprozesse
Was ist eine Laserbeschriftungsmaschine?
Laserbeschriftung nutzt einen Laserstrahl, um Objekte aller Art dauerhaft zu markieren. Das Prinzip der Lasermarkierung besteht darin, dass der Laserstrahl das optische Erscheinungsbild einer Objektoberfläche durch eine Reaktion verändert, die beim Auftreffen der Laserenergie auf die Objektoberfläche entsteht. Dies kann durch verschiedene Mechanismen geschehen:
1. Abtragen des Materials (Lasergravur); Manchmal wird ein Teil der farbigen Oberflächenschicht entfernt.
2. Ein Metall schmelzen und so die Oberflächenstruktur verändern.
3. Leichte Verbrennung (Karbonisierung), normalerweise von Papier, Pappe, Holz oder Polymeren.
4. Umwandlung (Bleichen) der Pigmente (industrielle Laseradditive) in einem Kunststoffmaterial.
5. Expansion eines Polymers, beispielsweise durch Verdampfen eines Additivs.
6. Erzeugung von Oberflächenmerkmalen, wie z. B. kleinen Blasen.
Durch Scannen des Laserstrahls (z. B. mit zwei beweglichen Spiegeln) können Buchstaben, Symbole, Barcodes und andere Grafiken mithilfe von Vektor- oder Rasterscannen schnell geschrieben werden. Eine andere Methode besteht darin, eine Maske zu verwenden, die auf dem Werkstück abgebildet wird (Projektionsmarkierung, Maskenmarkierung). Diese Methode ist einfach und schnell und kann sogar bei bewegten Werkstücken angewendet werden. Es ist jedoch weniger flexibel als das Scannen.
Unter Laserbeschriftung versteht man das Markieren oder Beschriften von Werkstücken und Materialien mit einem Laserstrahl. Wir werden uns die verschiedenen Möglichkeiten ansehen, wie dies geschehen kann, wie zum Beispiel Gravieren, Entfernen, Beizen, Glühen und Schäumen. Je nach Materialart und gewünschter Qualität hat jedes dieser Verfahren seine Vor- und Nachteile.
Wie funktioniert eine Laserbeschriftungsmaschine?
Grundlagen der Lasertechnik
Alle Laser bestehen aus drei Hauptkomponenten:
1. Eine Energiequelle, üblicherweise als externe Pumpquelle bekannt.
2. Ein aktives Lasermedium.
3. Zwei oder mehr Spiegel, die den Resonator bilden.
1. Die Pumpquelle leitet externe Energie zu der Laser und kann je nach aktivem Medium optisch, elektrisch oder chemisch sein.
2. Das aktive Lasermedium ist das Material, in dem die Laserwirkung stattfindet. Je nach Ausführung kann es sich um ein Gasgemisch (CO2-Laser), feste Kristalle (YAG-Laser) oder mit Seltenerdmetallelementen dotierte optische Fasern (Faserlaser) handeln. Wenn Energie in das aktive Medium gepumpt wird, wird diese teilweise in Strahlungsenergie umgewandelt.
3. Der Resonator baut die Lichtenergie im Laserstrahl auf. Es entsteht durch die Anordnung von zwei oder mehr Spiegeln, die einander zugewandt sind, sodass das zwischen ihnen emittierte Licht hin und her reflektiert wird. Einer der Spiegel ist ein Einwegspiegel. Die Strahlung des aktiven Lasermediums wird im Resonator verstärkt. Nur eine bestimmte Strahlungsmenge kann den Resonator durch den Einwegspiegel verlassen. Das ist Laserstrahlung.
Vorteile der Laserbeschriftungsmaschine
Hochpräzise Markierung mit gleichbleibender Qualität
Dank der hohen Präzision der Laserbeschriftung sind selbst sehr filigrane Grafiken, 1-Punkt-Schriftarten und sehr kleine Geometrien klar lesbar. Gleichzeitig sorgt die Markierung mit einem Lasermarker für dauerhaft hochwertige Ergebnisse.
Hohe Markierungsgeschwindigkeit
Die Lasermarkierung ist eines der schnellsten Markierungsverfahren auf dem Markt. Dies führt zu einer hohen Produktivität und Kostenvorteilen für Ihr Unternehmen. Für noch höhere Geschwindigkeiten können je nach Materialstruktur und -größe unterschiedliche Laserquellen (z. B. Faserlaser) oder Lasermaschinen (z. B. Galvolaser) eingesetzt werden.
Langlebige Markierung
Das Laserätzen ist dauerhaft, muss also nur einmal durchgeführt werden und ist beständig gegen Abrieb, Hitze und Chemikalien wie Säuren. Abhängig von den Einstellungen der Laserparameter können bestimmte Materialien auch markiert werden, ohne die Oberfläche zu beschädigen.
Anwendungen für Laserbeschriftungsmaschinen
Laserbeschriftungsmaschinen haben eine große Vielfalt an Einsatzmöglichkeiten:
1. Anbringen von Teilenummern, Barcodes, Mindesthaltbarkeitsdaten usw. auf Lebensmittelverpackungen, Flaschen usw.
2. Hinzufügen nachvollziehbarer Informationen zur Qualitätskontrolle.
3. Kennzeichnung von Leiterplatten (PCBs), elektronischen Bauteilen und Kabeln.
4. Drucken von Logos, Barcodes und anderen Informationen auf Produkten.
Im Vergleich zu anderen Markierungstechnologien wie Tintenstrahldruck und mechanischer Markierung bietet die Lasermarkierung viele Vorteile, darunter sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten, niedrige Betriebskosten (kein Einsatz von Verbrauchsmaterialien), gleichbleibend hohe Qualität, langlebige Ergebnisse und Sauberkeit Es gibt keine Kontamination und es kann winzige Merkmale markieren und ist gleichzeitig sehr flexibel.
Kunststoffmaterialien, Holz, Pappe, Papier, Leder und Acryl werden häufig mit CO2-Lasern mit relativ geringer Leistung markiert. Allerdings sind diese Laser aufgrund ihrer geringen Absorption bei langen Wellenlängen für metallische Oberflächen weniger geeignet. Verschiedene Laserwellenlängen können mit lampen- oder diodengepumpten Nd:YAG-Lasern (typischerweise gütegeschaltet) oder mit Faserlasern erzielt werden, die besser für metallische Oberflächen geeignet sind. Die Leistung der zum Markieren verwendeten Laser liegt im Allgemeinen zwischen 10 und 100 W. Kürzere Wellenlängen wie 532 nm, die durch Frequenzverdopplung von YAG-Lasern erzielt werden, können vorteilhaft sein, sind aber teuer. Für die Markierung von Metallen wie Gold, das ein Absorptionsspektrum von etwa 350–416 nm aufweist, sind kurze Laserwellenlängen unerlässlich.
Metallindustrie
Edelstahl, Aluminium, Gold, Silber, Titan, Bronze, Platin oder Kupfer können dauerhaft markiert werden.
Laser werden seit einigen Jahren insbesondere zum Gravieren und Markieren von Metallen eingesetzt. Nicht nur weiche Metalle wie Aluminium können markiert werden; Auch Stahl oder sehr harte Legierungen können mit einem Laser präzise, leserlich und schnell markiert werden. Bei Metallen wie Stahllegierungen ist es sogar möglich, durch Glühmarkierung korrosionsbeständige Markierungen ohne Beschädigung der Oberflächenstruktur umzusetzen. In den unterschiedlichsten Branchen werden Produkte aus Metall mit Laser markiert.
Kunststoffe
Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyimid (PI), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyester (PES).
Kunststoffe können auf verschiedene Arten mit Lasern markiert oder graviert werden. Mit einem Faserlaser können Sie viele verschiedene kommerziell verwendete Kunststoffe markieren, darunter Polycarbonat, ABS, Polyamid und viele mehr. Das Finish wird dauerhaft, schnell und hochwertig sein. Dank der geringen Rüstzeiten und der Flexibilität, die ein Beschriftungslaser bietet, können Sie auch kleine Losgrößen wirtschaftlich realisieren.
Organisches Material
Organische Materialien benötigen nur eine geringe Menge Laserenergie, um ihnen dauerhafte, klare Markierungen zu verleihen. Die Experten haben Laserbeschriftungssysteme entwickelt, die diese Anforderung perfekt erfüllen. Systeme, deren Intensität gesteuert werden kann, um die Wärmeerzeugung innerhalb der gewünschten Grenzen zu halten.
Glas und Keramik
Materialien wie Glas und Keramik lassen sich mit herkömmlichen Methoden nur schwer sicher kennzeichnen. Zu diesem Zweck hat STYLECNC eine Technologie entwickelt, mit der sich kontrastreiche und rissfreie Markierungen auf Glas und Keramik anbringen lassen. Stellen Sie sich vor, es gibt praktisch keine Brüche oder verschwendete Produkte.
Verschiedene Laserbeschriftungsmaschinenprozesse
Glühmarkierung
Die Glühmarkierung ist eine spezielle Art der Laserätzung von Metallen. Der Laserstrahl erhitzt das Metall langsam und verursacht einen Oxidationsprozess unter der Materialoberfläche, der zu einer Farbveränderung auf der Metalloberfläche führt. Es wird nichts abgetragen und die Oberfläche wird nicht beschädigt, daher ist es ideal für Anwendungen, bei denen sich Rost bilden kann.
Lasergravur
Bei der Lasergravur schmilzt der Laserstrahl einfach das Material und ein Hochdruckgas, normalerweise Stickstoff, wird verwendet, um das geschmolzene Metall aus der Schnittfuge zu blasen. Der Abdruck in der Oberfläche ist die Gravur.
Laserentfernung
Beim Abtragen entfernt der Laserstrahl eventuell auf dem Untergrund aufgebrachte Decklacke. Durch die unterschiedlichen Farben von Decklack und Untergrund entsteht ein Kontrast. Zu den gängigen Materialien, die mit dieser Methode laserbeschriftet werden, gehören eloxiertes Aluminium, beschichtete Metalle, Folien, Filme oder Laminate. Es kann auch zum Entfernen von Farbe verwendet werden.
Schäumen
Dies wird auf Polymermaterialien verwendet. Beim Schäumen schmilzt der Laserstrahl das Material. Durch den Schmelzvorgang entstehen im Material Gasblasen, die das Licht diffus reflektieren. Die Markierung wird dann heller sein als die nicht geätzten Bereiche. Diese Art der Laserbeschriftung wird vor allem bei dunklen Kunststoffen eingesetzt.
Karbonisieren
Das Karbonisieren ermöglicht starke Kontraste auf hellen Oberflächen. Beim Karbonisierungsprozess verdampft der hochenergetische Laser die obere Materialschicht und es entsteht Sauerstoff, Wasserstoff oder eine Kombination beider Gase. Es bilden sich Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und zurück bleibt ein dunkler (karbonisierter) Bereich.
Das Karbonisieren kann für Polymere oder Biopolymere wie Holz oder Leder eingesetzt werden. Da das Karbonisieren immer zu dunklen Flecken führt, ist der Kontrast auf dunklen Materialien nicht besonders groß.
Farbgravur
Bei der Farbgravur handelt es sich um einen Markierungsprozess, bei dem eine MOPA-Faserlaserquelle verwendet wird, um einer Metalloberfläche wie Edelstahl, Titan usw. Farbe zu verleihen. MOPA bezieht sich auf eine Konfiguration, die aus einem Master-Laser (oder Seed-Laser) und einem optischen Verstärker zur Verstärkung besteht die Ausgangsleistung. Die Oberfläche wird grundsätzlich in der von Ihnen gewünschten Farbe gebeizt.
3D-Markierung
Dies wird zum Markieren von 3D-Formen und Objekten anstelle von flachen Oberflächen verwendet. Eine optische Aufweitungsstrahllinse wird über einen Computer in Richtung der optischen Achse in einer Hochgeschwindigkeits-Hin- und Herbewegung gesteuert. Durch die dynamische Anpassung der Brennweite des Laserstrahls werden Brennpunkte an verschiedenen Stellen der Oberfläche erzeugt und die Markierung bleibt gleichmäßig und präzise.
Quelle aus Stylecnc
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