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[Laserauswahl nach Material] Metall

Dieser Abschnitt enthält Informationen über die Methodiken der Metallbeschriftung und -verarbeitung sowie Vorteile geordnet nach Laserwellenlängen.
Neben einigen Beschriftungsbeispielen werden die optimalen Beschriftungslaser für eine Vielzahl an Materialien wie Aluminium, Edelstahl, Eisen, Kupfer, Hartmetall und Goldbeschichtung vorgestellt.


Wichtigste Arten der Beschriftung

Anlassbeschriftung

Methode

Bei dem zur Beschriftung auf das Zielobjekt gerichteten Laserstrahl wird der Brennpunkt so eingestellt, dass lediglich eine thermische Wirkung erfolgt. Durch die Wärmeeinwirkung wird eine oxidierte Schicht erzeugt. Welche Farbe erzeugt wird, hängt von der Temperatur und dem Material ab.

Weißbeschriftung

Methode

Zur Beschriftung wird der Laser auf das Zielobjekt fokussiert.
Dabei wird die Metalloberfläche leicht graviert, wodurch eine minimal raue Oberfläche entsteht. Aufgrund der hierdurch entstehenden unregelmäßigen Reflexion erscheinen die Beschriftungen weiß.

Tiefengravurbeschriftung

Methode

Zur Beschriftung wird Laserlicht auf das Zielobjekt fokussiert. Dabei wird die Oberfläche graviert. Durch Erhöhung der Wiederholungen und der Laserintensität kann eine Tiefengravur erzielt werden.

Oberflächenabtrag

Methode

Zur Beschriftung wird mittels Laserstrahlung die galvanischen Beschichtung des Zielobjekts abgetragen. Da hierdurch die Trägerschicht sichtbar wird, können Beschriftungen erzeugt werden.

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Wichtigste Bearbeitungsarten

Schneiden

Der von einem Laseroszillator erzeugte Laserstrahl wird von der internen Optik auf das Zielobjekts fokussiert, um dieses durch Schmelzen abzutragen. Da kein physischer Kontakt zu dem bearbeiteten Werkstück besteht, wirken auf dieses keine Kräfte. Verformungen und Risse werden auf ein Minimum reduziert. Somit können auch dünne Materialien geschnitten werden, wie zum Beispiel Leder oder Gewebe. Da sich die Bearbeitungsbereiche sehr genau spezifizieren lassen, können Löcher und Durchbrüche auch an Stellen erzeugt werden, an denen ein Einsatz von Zerspanungswerkzeugen nicht möglich ist.

Lotbarrieren

Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung verfügen manche Steckverbinder über Lotbarrieren (Nickelbarrieren), um Lötdochteffekte zu verhindern. An Stellen, an denen keine Galvanik erforderlich ist, werden normalerweise Lötstoppmasken verwendet. Das Entfernen des Maskenmaterials ist jedoch mit erhöhtem Aufwand verbunden. In solchen Fällen ist ein Oberflächenabtrag mittels Laserstrahl sehr viel effektiver.

Schweißen

Das Laserschweißen ist ein Verfahren, bei dem Laserstrahlung auf Zielobjekte fokussiert wird, wodurch diese an der Fügestelle durch Schmelzen und Erstarren verbunden werden. Die Strahlung kann mit hoher Energiedichte punktgenau fokussiert werden, sodass sich der Prozess mit hoher Geschwindigkeit durchführen lässt. Ein thermisch bedingter Materialverzug kann auf ein Minimum reduziert werden. Bei klassischen Schweißverfahren tritt hingegen häufig Verzug auf. Mittels Laser können selbst dünne Materialien geschweißt werden.

Löten

Durch den Wärmeeintrag des Lasers wird das Lot geschmolzen und verbindet das Metall. Die Strahlung kann auf örtlich begrenzte Bereiche fokussiert werden, sodass das Verfahren auch für kleine Teile geeignet ist. Im Vergleich zum Reflowverfahren, bei dem das gesamte Bauteil erhitzt wird, kann der Wärmeeintrag in das Bauelement reduziert werden.

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Aluminium

Schwarze Beschriftung

Auf Aluminiumoberflächen erscheint schwarze Beschriftung in einem gut sichtbaren Dunkelgrau. Mit einem Laser wird die metallene Oberfläche erhitzt, um eine Oxidschicht zu erzeugen, die die Beschriftung dunkelgrau aussehen lässt.

Auswahlfaktoren

Da Aluminium stärker reflektiert als Eisen oder Edelstahl, sollte ein Laser mit hoher Spitzenleistung ausgewählt werden. Bei Materialien aus Aluminium sind Beschriftungslaser mit der Grundwellenlänge von 1064nm optimal. Führen Sie die Beschriftung mit kleinem Lichtpunktdurchmesser und hoher Energiedichte durch, sodass der Laserstrahl eine schön gefärbte Beschriftung erzeugt.

Empfohlenes Modell

Weiße Beschriftung

Weiße Beschriftung entsteht durch leichtes Gravieren der Materialoberfläche.
Das Aufrauen der Metalloberfläche führt zu einer diffusen Reflexion des Lichts, wodurch die Beschriftung weiß erscheint.

Auswahlfaktoren

Durch Erhöhen der Leistung und Einstellen einer höheren Scangeschwindigkeit, können weiße Beschriftungen stabil und unter vielen verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden. Wie bei schwarzer Beschriftung sind auch hier Beschriftungslaser mit einer Wellenlänge von 1064nm optimal.

Empfohlenes Modell

Gravierte Beschriftung

Dieses Verfahren ermöglicht Gravuren und Beschriftungen ohne Verfärbung, ähnlich wie beim Stanzen. Tiefere Gravuren entstehen durch das Wiederholen der Beschriftung. Gravierte Beschriftung bietet verschiedene Vorzüge, wie zum Beispiel garantierte Sichtbarkeit, sogar wenn die Oberfläche nach erfolgter Beschriftung lackiert wird.

Auswahlfaktoren

Beim Gravieren wird ein Faserlaser mit einer hohen Impulsdauer zum Schmelzen und Verdampfen der Oberfläche empfohlen. In manchen Fällen führen schnelle mehrmals durchgeführte Beschriftungen an derselben Position zu klareren Ergebnissen als nur eine einzelne langsam durchgeführte Beschriftung. Beschriftungen mit niedrigerer Frequenz und höherer Impulsenergie vereinfachen das Gravieren.

Empfohlenes Modell

Edelstahl/Eisen

Schwarze Beschriftung

Oxidieren der Oberfläche durch Hitze ermöglicht schwarze Beschriftungen.

Auswahlfaktoren

Beschriftungslaser mit einer Wellenlänge von 1064nm sind hier optimal. Die Defokussierung ermöglicht eine reduzierte Energiedichte, wodurch für schwarze Beschriftungen kein Gravieren erforderlich ist. Die Verwendung eines leistungsstarken Beschriftungslasers ermöglicht Beschriftungen mit höherer Geschwindigkeit.

Empfohlenes Modell

Weiße Beschriftung

Weiße Beschriftung entsteht durch leichtes Gravieren der Materialoberfläche.
Das Aufrauen der Metalloberfläche führt zu einer diffusen Reflexion des Lichts, wodurch die Beschriftung weiß erscheint.

Auswahlfaktoren

Durch Erhöhen der Leistung und Einstellen einer höheren Scangeschwindigkeit können weiße Beschriftungen stabil und unter vielen verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden. Wie bei schwarzer Beschriftung sind auch hier Beschriftungslaser mit einer Wellenlänge von 1064nm optimal.

Empfohlenes Modell

Gravierte Beschriftung

Dieses Verfahren ermöglicht Gravuren und Beschriftungen ohne Verfärbung, ähnlich wie beim Stanzen.
Tiefere Gravuren entstehen durch das Wiederholen der Beschriftung. Gravierte Beschriftung bietet verschiedene Vorzüge, wie zum Beispiel garantierte Sichtbarkeit, sogar wenn die Oberfläche nach erfolgter Beschriftung lackiert wird.

Auswahlfaktoren

Beim Gravieren wird ein Faserlaser mit einer hohen Impulsdauer zum Schmelzen und Verdampfen der Oberfläche empfohlen. In manchen Fällen führen schnelle, mehrmals durchgeführte Beschriftungen an derselben Position zu klareren Ergebnissen als nur eine einzelne, langsam durchgeführte Beschriftung. Beschriftungen mit niedrigerer Frequenz und höherer Impulsenergie vereinfachen das Gravieren.

Empfohlenes Modell

Karbid

Schwarze Beschriftung

Schwarze Beschriftung ist wie bei Aluminium, Edelstahl und Eisen ohne Prägung möglich.

Auswahlfaktoren

Um Rissbildung bei sehr harten Materialien, wie beispielsweise Werkzeugen, zu vermeiden, ist eine Feineinstellung der Q-Switch-Frequenz essenziell. Hybrid-Beschriftungslaser, die eine hohe Spitzenleistung erreichen können, und Laser mit einer kurzen Impulsbreite sind hierfür am besten geeignet.

Empfohlenes Modell

Weiße Beschriftung

Weiße Beschriftung entsteht durch leichtes Gravieren der Materialoberfläche.
Das Aufrauen der Metalloberfläche führt zu einer diffusen Reflexion des Lichts, wodurch die Beschriftung weiß erscheint.

Auswahlfaktoren

Durch Erhöhen der Leistung und Einstellen einer höheren Scangeschwindigkeit, können weiße Beschriftungen stabil und unter vielen verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden. Wie bei schwarzer Beschriftung sind auch hier Beschriftungslaser mit einer Wellenlänge von 1064nm optimal.

Empfohlenes Modell

Kupfer

Weiße Beschriftung entsteht durch leichtes Gravieren der Oberfläche des Kupfermaterials.

Auswahlfaktoren

Da Kupfer stark reflektiert, wird ein YVO4-Laser mit einer hohen Spitzenleistung empfohlen. Im Vergleich zu Faserlasern verursachen YVO4-Laser geringe Schäden am Messobjekt.

Empfohlenes Modell

Goldplattierung

Laserbeschriftung

Weiße Beschriftung entsteht durch leichtes Gravieren der Oberfläche der Goldplattierung.

Auswahlfaktoren

Eine Feinanpassung der Q-Switch-Frequenz ist erforderlich. Außerdem wird durch eine dickere Beschichtung die Beschriftung schwieriger und zeitaufwändiger. YVO4-Laser mit einer hohen Spitzenleistung strahlen keine übermäßige Hitze aus, wodurch qualitativ hochwertige Beschriftungen durchgeführt werden können.

Empfohlenes Modell

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