Laserbeschriftung mit einem Faserlaser

Was ist ein Faserlaser?

Faserlaser arbeiten mit einer Wellenlänge von 1090 nm und gehören somit zur Gruppe der IR-Laser (Infrarot). Sie können eine Vielzahl von Materialien beschriften, sind jedoch besonders für die Metallbeschriftung optimiert. Dank ihrer hohen Ausgangsleistung eignen sie sich hervorragend für Tiefengravuren sowie für alle Markierungs- oder Bearbeitungsanwendungen mit kurzen Zykluszeiten.

Diese Laser verwenden eine mit Yb (Ytterbium) dotierte Faser, weswegen der Laserkopf kompakt gebaut ist. Es wird kein Resonator benötigt. Zudem wurde dadurch die Wärmeableitung optimiert. Der Stromverbrauch wird durch eine hohe Umwandlungseffizienz nicht weiter belastet.

Besonderes Merkmal eines Faserlasers: Hohe Ausgangsleistung

Laserbeschriftungssysteme mit hoher Ausgangsleistung können Prozesszeiten stark reduzieren. Diese können zur Tiefengravur auf Metall oder zur Laserbearbeitung eingesetzt werden.

Was ist ein Hybrid-Beschriftungslaser?

Ein Hybrid-Beschriftungslaser kombiniert die Eigenschaften eines Faserlasers und eines YVO4-Lasers. Der Faserlaser zeichnet sich durch eine hohe Durchschnittsleistung aus, was besonders für tiefe Gravuren oder kurze Zykluszeiten wichtig ist. Der YVO4-Lasermarkierer hingegen zeichnet sich durch seine hohe Strahlqualität, Spitzenleistung und Vielseitigkeit bei der Kennzeichnung von Materialien aus. Der KEYENCE-Hybridlaser kombiniert die Stärken beider Lasermarkierer. Der eingebaute Oszillator (S-MOPA) vereint die Vorteile beider Technologien und verleiht dem Hybridlaser eine hohe Durchnschnittsleistung und eine längere Lebensdauer. Gleichzeitig bietet er die hohe Strahlqualität, Spitzenleistung und allgemeine Vielseitigkeit des YVO4-Lasers. Der Hybrid-Beschriftungslaser eignet sich dank hoher Beschriftungsqualität und hoher Beschriftungsgeschwindigkeit als erstklassige Lösung für eine breite Palette von Applikationen.

Was ist S-MOPA und warum ist es wichtig?

Vereint die Vorteile von herkömmlichen YVO4-Lasern und Faserlasern (im Vergleich zum herkömmlichen KEYENCE-Modell)

Diese von KEYENCE entwickelte Technologie ist eine Kombination von YVO4- und Faserlasertechnologie. S-MOPA steht für Solid Master Oscillator Power Amplifier und ist ein Laseroszillator, der die hohe Qualität und die Intensität von YVO4-Lasern mit der langen Lebensdauer und den hervorragenden Strahlungseigenschaften von Faserlasern kombiniert. Das einzigartige Merkmal des S-MOPA ist sein zweistufiger Aufbau, bei dem ein YVO4-Laseroszillator (Master-Oszillator) den Puls erzeugt, der dann durch einen YVO4-Verstärker erweitert wird. Dadurch ist es möglich, den Puls, der vom Hauptoszillator erzeugt wird, zu verstärken und gleichzeitig die hohe Spitzenleistung und Qualität des Pulses beizubehalten.

Ein weiterer Vorteil von Faserlasern ist die Verwendung von Ein-Emitter-Pumplaserdioden, die im Vergleich zu den Multi-Emitter-Laserdioden von Festkörperlasern eine geringere Wärmedichte aufweisen. Dies ermöglicht dem KEYENCE S-MOPA eine lange Lebensdauer, obwohl es sich um einen Festkörperlaser handelt.

Spitzenleistung: Faser vs. Hybrid

Der Hauptunterschied zwischen Hybrid- und Faserlasern liegt in der Spitzenleistung und der Pulsbreite. Hybridlaser erzeugen Licht mit hoher Spitzenleistung und kurzer Pulsdauer, während Faserlaser Licht mit niedriger Spitzenleistung und langer Lebensdauer erzeugen. Die Beschriftungsergebnisse mit einem Laser sind stark von den Pulsunterschieden abhängig.

Ein hoher Spitzenwert und ein kurzer Impuls ermöglichen eine bessere Reaktion des Lichts auf das Material bei geringer Wärmewirkung. Dadurch kann eine breite Palette von Materialien, insbesondere hitzeempfindliche Metalle und Kunststoffe, mit hohem Kontrast und geringerer Wärmewirkung markiert werden. Der niedrige Spitzenwert und der lange Impuls führen zu einer stärkeren Hitzeeinwirkung auf die beschrifteten Materialien. Dadurch wird es schwieriger, Kunststoffe oder hitzeempfindliche Materialien zu markieren, ohne sie zu verbrennen. Allerdings ermöglicht der niedrige Spitzenwert und der lange Impuls eine tiefe Gravur.

Kontrastmarkierung auf weißem Harz

YVO4-Laser

Faserlaser

Vernickelte Beschriftung

YVO4-Laser

Faserlaser

SUS-Gravur

YVO4-Laser

Faserlaser

Strahlqualität: Faser vs. Hybrid

Die Strahlqualität eines Laserbeschriftungssystems ist von großer Bedeutung, da sie die Energiekonzentration und die Wirksamkeit des Lasers bestimmt. Die Qualität des Laserstrahls wird mit einem M2-Wert gemessen. Je näher dieser Wert bei 1 liegt, desto besser ist die Qualität. Dies ist auch einer der Unterschiede zwischen Hybrid- und Faserlasern. Der YVO4-Oszillator im Hybridlaser erzeugt einen Strahl mit einem M2-Wert von weniger als 1,3. Dies ist deutlich besser als der Faserstandard um 2. Eine höhere Strahlqualität und größere Tiefenschärfe führen zu einer gleichmäßigeren Markierung.

Die Tiefenschärfe ist ein wichtiger Faktor für die Grundleistung, um die Qualität der Markierung zu erreichen und zu erhalten. In Kombination mit der Z-Tracking-Funktion ist die Lasermarkierung sehr tolerant gegenüber Höhenabweichungen, was eines der häufigsten Probleme bei der Lasermarkierung im Allgemeinen ist.

KEYENCE-Faserlaser

Modellreihe MD-X

Vielseitigkeit beim Markieren: Die KEYENCE-Beschriftungslaser im Vergleich

Der Hybridlaser ist aufgrund der Kombination aus Faser- und YVO4-Technologie einer der vielseitigsten Laser auf dem Markt. Er verfügt über S-MOPA, hohe Spitzenleistung, kurze Pulsdauer und hohe Strahlqualität, wodurch er fast jedes Material markieren kann. Unten sehen Sie den Vergleich, wie gut UV-, Hybrid-, Faser- und CO2-Laser eine Vielzahl von Materialien beschriften.

Auswahlmatrix nach Material

Material UV-Beschriftungslaser
Modellreihe MD-U
Hybrid-Beschriftungslaser
Modellreihe MD-X
Faserlaser
Modellreihe MD-F
CO2-Beschriftungslaser
Modellreihe ML-Z
Kunststoff EP (Epoxidharz) sehr gut sehr gut gut gut
ABS (ABS-Kunststoff) sehr gut sehr gut gut möglich
PBT sehr gut sehr gut gut möglich
PA sehr gut gut möglich gut
PC (Polycarbonat) sehr gut gut gut gut
PP (Polypropylen) sehr gut gut möglich gut
PE (Polyethylen) sehr gut gut möglich gut
PET sehr gut nicht möglich nicht möglich sehr gut
PPS sehr gut gut möglich gut
PS (Polystyrol) sehr gut gut möglich gut
PI (Polyimid) sehr gut möglich möglich möglich
PVC (Polyvinylchlorid) sehr gut gut gut sehr gut
Glasepoxid sehr gut gut gut gut
Metall SUS (Edelstahl) gut sehr gut sehr gut nicht möglich
Fe (Stahl) gut sehr gut sehr gut nicht möglich
Al (Aluminium) gut sehr gut sehr gut nicht möglich
Ni (Nickel) sehr gut gut gut nicht möglich
Cu (Kupfer) sehr gut gut möglich nicht möglich
Au (Gold) sehr gut gut möglich nicht möglich
Andere Keramik sehr gut gut gut gut
Si (Silikon) sehr gut gut möglich möglich
Papier gut gut gut sehr gut
Gummi sehr gut sehr gut sehr gut sehr gut
Glas gut nicht möglich nicht möglich sehr gut
Holz möglich möglich möglich sehr gut

*Die Ergebnisse können je nach Zustand des Produkts, zusätzlichen Additiven und/oder Laserparametern variieren.

Produktübersicht der KEYENCE-Beschriftungslaser:
Modellreihe MD-F

3-Achsen-Faser-Beschriftungslaser Modellreihe MD-F

30 W/50 W Ausgangsleistung

Laserbeschriftungssysteme mit hoher Ausgangsleistung können Prozesszeiten stark reduzieren, für Tiefengravur auf Metall oder zur Laserbearbeitung eingesetzt werden.

Scannersteuerung für jede Anwendung

Konventionelle Faserlaser haben oft eine weniger gute Scanner-Steuerung, was sich direkt auf ihre Beschriftungszeit und -qualität auswirkt. Beschriftungslaser der Modellreihe MD-F optimieren ihre Scanner-Bewegung und überzeugen durch bessere Leistung in kürzerer Zeit.

Kompakter und lüfterloser Markierkopf, für eine höhere Umgebungsbeständigkeit

Die Modellreihe MD-F kombiniert hohe Ausgangsleistung in einem kompakten Gehäuse. Das KEYENCE eigene System der passiven Luftkühlung ermöglicht eine vollständig gekapselte Bauweise. Es kommt zu keinerlei Beeinträchtigung der internen Funktionen der Modellreihe MD-F durch gefährliche Bestandteile der Umgebungsluft, wie etwa Schmutz, Staub, Wasser oder Ölnebel. Das verleiht dem Laser eine hohe Umgebungsbeständigkeit stoleranz, so dass dieser auch unter widrigsten Bedingungen sicher eingesetzt werden kann.

3-Achsen-Steuerung

Die Modellreihe MD-F ist mit einer 3-Achsen-Steuerung ausgestattet. Der Brennpunkt, der normalerweise fest ist, kann an eine beliebige Stelle (im Bereich von +/-21 mm) verschoben werden. So ist bei der Markierung und/oder Bearbeitung von Objekten der Brennpunkt stets optimal auf die Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet.

Automatische Positions- und Fokuskorrektur 3-Achsen-Hybrid-Beschriftungslaser Modellreihe MD-X

Autofokus im gesamten Beschriftungsfeld

Der integrierte Abstandssensor und die integrierte Kamera erfassen eine Abweichung des Beschriftungsobjekts. Diese Funktionen verhindern Beschriftungsfehler aufgrund von Fokus- und Positionsabweichungen, was bei der Laserbeschriftung ein Problem sein kann.

Hohe Qualität. Hohe Leistung. Lange Betriebsdauer.

Die Modellreihe MD-X vereint die hervorragende Strahlqualität von YVO4-Lasern und die hohe Leistung von Faserlasern. Kunststoff und Metall können schnell und sauber über einen langen Zeitraum konstant beschriftet werden.

Beschriftungsüberprüfung: Vorbeugende Wartung

Überprüfungen können nach der Beschriftung ohne externe Geräte durchgeführt werden. Durch die vorbeugende Wartung des Laserbeschriftungsvorgangs wird die Laserleistung und die Linse überwacht.

Unterschiede zwischen einem CO2-Laser und einem Faserlaser

CO2-Laser und Faserlaser nutzen beide Licht im Infrarotbereich. Sie arbeiten jedoch auf unterschiedliche Weise. Faserlaser arbeiten mit einer Wellenlänge von 1090 nm, CO2-Laser mit der zehnfachen Wellenlänge von 10600 nm. Aufgrund des drastischen Unterschieds in der Wellenlänge, werden Faser- und CO2-Laser in der Regel für sehr unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. CO2-Laser eignen sich aufgrund ihrer hohen Wärmeentwicklung besonders für die Bearbeitung transparenter Materialien, die das Licht des Faserlasers nicht absorbieren. Umgekehrt bearbeiten Faserlaser Metalle, die das Licht des CO2-Lasers nicht absorbieren. Sowohl CO2- als auch Faserlaser eignen sich aufgrund ihrer hohen Ausgangsleistung hervorragend zum Laserschneiden.

Unterschiede zwischen einem UV-Laser und einem Faserlaser

Während der Faserlaser einen Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 1090 nm integriert hat, um das Material zu erhitzen, wird bei einem UV-Laser die Wellenlänge auf 355 nm reduziert. Außerdem wird der UV-Laser nicht durch eine Faser, sondern durch zwei Kristalle geleitet, um den endgültigen Brennpunkt zu erreichen.

Da diese Laser auf unterschiedliche Weise arbeiten, können sie völlig verschiedene Materialien beschriften. Indem ein Laser mit 1064 nm durch einen nicht linearen Kristall und dann wieder durch einen anderen Kristall geleitet wird, wird die Wellenlänge auf 355 nm reduziert, wodurch der UV-Laser erzeugt wird. Dies ermöglicht eine kontrastreiche Markierung mit geringer oder gar keiner thermischen Beeinflussung des zu markierenden Produktes. Da keine thermische Belastung auftritt, werden UV-Laser häufig für empfindliche Materialien wie Papier, Kunststoff, Harz und Karton verwendet. UV-Laser werden aber auch zur Beschriftung von Metallen in bestimmten Industrien eingesetzt, in denen die Oberflächenbeschaffenheit, die Tiefe und die Materialeigenschaften der zu beschriftenden Produkte nicht beeinträchtigt werden dürfen.

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