Beschriftungslaser
CO2-Laser: präzise Beschriftung und Bearbeitung
Wichtige Punkte im Überblick
- CO2-Laser arbeiten im fernen IR (9,3-10,6 µm) und eignen sich für organische und transparente Materialien.
- Wärmebasierte Abtragung liefert glatte Schnitte, saubere Gravuren und reduziert Nachbearbeitung.
- Modellreihe ML-Z: 3-Achsen-Steuerung für verzerrungsfreie Beschriftung auf 3D-Geometrien (300×300 mm).
- Kürzere Wellenlänge (9,3 µm) erlaubt präzisere Markierung.
- CO2-Laser sind leistungsstark, effizient und ideal für Schneiden, Bohren, Entkapseln und Glasbeschriftung.
CO2-Laser (Kohlenstoffdioxidlaser) arbeiten im fernen Infrarot und haben die längsten Wellenlängen unter den gängigen Industrielasern. Mit Wellenlängen von etwa 9.300 bis 10.600 nm sind sie deutlich länger als Standard-Festkörperlaser (z. B. 1.064 nm). Durch die wärmebasierte Arbeitsweise eignen sie sich besonders gut für präzise Beschriftungen und sauberes Schneiden von Materialien wie Papier, Kunststoffen, Holz, Gummi sowie von transparenten Werkstoffen wie Glas und PET.
Was ist ein CO2-Laser?
Ein CO2-Laser ist ein gasgefüllter Laser, dessen aktives Medium aus Kohlenstoffdioxid (CO2) mit Beimischungen von Helium (He) und Stickstoff (N2) besteht. Er wird elektrisch angeregt und arbeitet im Wellenlängenbereich von etwa 9.300–10.600 nm. CO2-Systeme erreichen hohe Ausgangsleistungen und können in Pulsbetrieb sehr große Energien bereitstellen.
Warum CO2-Laser in der Industrie?
CO2-Laser sind neben Faser- und anderen Festkörperlasern zentrale Industrietechnologien, weil sie hohe Leistung mit großer Materialvielfalt verbinden. Sie liefern präzise Schnitte und markante Beschriftungen bei sehr glatten Schnittkanten. Dadurch sinkt der Nachbearbeitungsaufwand und die Prozessqualität steigt.
Wie funktioniert ein CO2-Laser?
Der folgende Prozess beschreibt die Funktionsweise eines CO2-Lasers: Das Gemisch aus Kohlendioxid, Helium und Stickstoff wird in die Entladungsröhre gefüllt, in der die Elektroden für die elektrische Entladung angeordnet sind. Dort wird das Gas durch elektromagnetische Felder im Megahertz-Bereich angeregt, wodurch die CO2-Moleküle auf ein höheres Energieniveau gehoben werden. Die Energie wird in Form von Rotations- und Vibrationszuständen im Resonator gespeichert.
Die Kohlenstoffdioxid-Moleküle besitzen verschiedene Schwingungsmoden mit unterschiedlichen Energieniveaus. Trifft ein Infrarot-Photon auf ein angeregtes CO2-Molekül, setzt dieses seine gespeicherte Energie als Photon frei. Ein Vorgang, der als stimulierte Emission bezeichnet wird.
Die durch stimulierte Emission freigesetzte Photonenanzahl wächst bei ausreichender Populationsinversion sehr schnell (Lawinen- bzw. Kettenwirkung). Um diese Verstärkung zu ermöglichen, wird die emittierte Strahlung im Lasermedium zwischen einem Reflexionsspiegel und dem teildurchlässigen Ausgangskoppler mehrfach hin- und hergelenkt. Aus diesem sich wiederholenden Prozess entsteht schließlich der gebündelte Laserstrahl.
CO2-Laser: Aufbau
Ein CO2-Laser besteht aus mehreren Komponenten: Zunächst wird das CO2-Gasgemisch in die Entladungsröhre eingefüllt, in der die Elektroden für die elektrische Entladung angeordnet sind. Die CO2-Moleküle werden angeregt und speichern Energie. Durch stimulierte Emission werden Photonen freigesetzt, und die Strahlung wird zwischen dem Reflexionsspiegel und dem Ausgangskoppler mehrfach hin- und hergelenkt, wodurch der Laserstrahl verstärkt und schließlich ausgekoppelt wird.
A:Reflexionsspiegel B:Elektrode C:CO2-Gas D:Laser E:Ausgangskoppler
Vorteile des CO2-Lasers im Überblick
Kohlenstoffdioxidlaser bieten viele Vorteile, die sie für ein breites Spektrum industrieller und medizinischer Anwendungen attraktiv machen:
- Hohe Leistung: Vorteilhaft für Schneiden und Schweißen von Kunststoffen.
- Vielseitigkeit: Bearbeitung und Beschriftung von Kunststoffen, Keramik, Holz, Pappe, Gummi und Glas.
- Präzision: Sehr glatte und präzise Schnittkanten.
- Effizienz: Hohe Energieeffizienz, reduziert die Betriebskosten.
- Kontinuierlicher Betrieb: Geeignet für Dauerstrichbetrieb.
- Geringer Wartungsaufwand: Robuste Bauweise und niedriger Wartungsbedarf.
- Breite Anwendung: Einsatz in vielen Branchen und Industrien.
KEYENCE bietet eine Produktpalette mit kurzwelligen und dünnen Lasertypen für eine verbesserte Qualität. Die Modellreihe ML-Z ist mit einer Wellenlänge von 10.600 nm (10,6 μm) sowie mit einer kürzeren Wellenlänge von 9.300 nm (9,3 μm) erhältlich. Sie erzeugen scharfe, flache Gravuren mit einer minimalen Beschädigung.
3-Achsen-CO₂-Beschriftungslaser Modellreihe ML-Z
Beschriftung auf PET-Flasche
CO2-Laser mit Standardwellenlänge
Kurzwelliger CO2-Laser
Produktübersicht: CO2-Laser mit 3-Achsen-Steuerung
Modellreihe ML-Z
Effiziente CO2-Beschriftung mit hoher Flexibilität
Die 3-Achsen-Steuerung des CO2-Lasers der Modellreihe ML-Z sorgt für verzerrungsfreie Beschriftungen über das gesamte Beschriftungsfeld. Die Brennweite lässt sich innerhalb von 42 mm (±21 mm) verstellen, sodass auch dreidimensionale Teilformen präzise beschriftet werden können. Das reduziert Nacharbeit und senkt Kosten.
Der CO2-Laser ML-Z markiert gleichmäßig auf Stufen, Schrägen, Zylindern und kegelförmigen Flächen. Auch CAD-Daten für Nicht-Standardformen lassen sich nutzen, um den Fokus während der Bearbeitung konstant zu halten.
300 mm × 300 mm Beschriftungsfeld
Ein großzügiges Beschriftungsfeld von 300 × 300 mm ermöglicht hochpräzises Markieren und anschließende Weiterverarbeitung in einem großen Bereich. So steigt die Produktionseffizienz bei der gleichzeitigen hohem Durchsatz.
Veränderbare Lichtpunktgröße und Defokussierung
Die Modellreihe ML-Z kann feine wie auch breite, flache wie tiefe Zeichen markieren, ohne Koordinaten oder Zeichengröße anzupassen. Das erlaubt gleichmäßige, kontrollierte Defokussierung an jedem Punkt des Beschriftungsfelds.
Herkömmlicher Laserbeschrifter
Bei den KEYENCE-Vorgängermodellen ist die Beschriftung auf einen festen Bereich beschränkt.
CO2-Laser Modellreihe ML-Z
Mit der Modellreihe ML-Z ist die hochwertige Beschriftung dank 3-Achsen-Steuerung über einen größeren Bereich möglich.
Anwendungsgebiete des CO2-Lasers
Kohlenstoffdioxidlaser bieten viele Anwendungsmöglichkeiten. Sie können Gegenstände aus Papier, Holz, Gummi, Keramik sowie transparente Materialien wie Glas optimal beschriften. Sie werden aber auch zum Schneiden von Angüssen, sowie zum Bohren und Entkapseln eingesetzt. Das Beschriften von Metall mit CO₂-Lasern ist dagegen schwierig, da die Wellenlänge nicht absorbiert wird.
CO2-Laserbeschriftung auf synthetischem Gummi
Synthetischer Gummi ist sehr hitze- und chemikalienbeständig. Einige Beschriftungsmethoden sind nicht intensiv genug, um ihn zu kennzeichnen. Der CO2-Laser ermöglicht aber eine Laserbeschriftung auf Gummi, indem er die Kennzeichnung in das Material einbrennt. Das ist möglich, da der CO2-Laser durch seine Wellenlänge eine sehr hohe Wärmeabsorption in vielen Materialien aufweist (insbesondere in Materialien, die Wasser enthalten oder organisch sind).
CO2-Laserbeschriftung auf Gummi:
- Wischerblätter
- Gummihandschuhe
- Autoreifen
Gummidichtung - Scheinwerfer
Wischerblatt
Türverkleidung
CO2-Laserbeschriftung auf Glas
Glas ist hitzebeständig und transparent. Standard-Faserlaser können nicht auf transparenten Materialien wie Glas beschriften. Ein CO2-Laser ermöglicht eine durchgehende Laserbeschriftung auf Glas. Der Laser erzeugt mit niedriger Leistung feine Risse und Mikrobrüche, die weiße Beschriftungen oder Muster bilden.
CO2-Laserbeschriftung von Glasanwendungen:
- Fensterglas
- Flasche
- Gefäße
CO2-Laserbeschriftung auf Pappe und Holz
Die Verwendung eines CO2-Lasers für organische Materialien wie Laserbeschriftung auf Holz und Karton sorgt für eine permanente Beschriftung ohne zu verwischen. Er eignet sich für die Aufbringung von Designs, Logos, Strichcodes oder Zeichen auf die Holz- oder Kartonoberfläche. Die CO2-Laserbeschriftung wird entweder für weiße oder dunkle Beschriftungen verwendet.
CO2-Laserbeschriftung auf Pappe oder Holz:
- Kartonverpackung
- Holzschild
- Versandkarton
Kartons
Designkennzeichnung
Ersatz für Holzetiketten
KEYENCE CO2-Laser: hohe Qualität und kürzere Taktzeiten
CO2-Laser erzeugen Laserstrahlen mit Wellenlängen im fernen Infrarotbereich. Dabei gilt: Je kürzer die Wellenlänge, desto präziser kann beschriftet werden und desto geringer ist der Hitzeschaden um die beschriftete Stelle herum.
3-Achsen-CO₂-Beschriftungslaser Modellreihe ML-Z
9,3 μm vs. 10,6 μm Wellenlänge
Die Wellenlänge des Lasers der Modellreihe ML-Z ist mit 10,6 μm sowie mit einer kürzeren Wellenlänge von 9,3 μm erhältlich, um den Wärmeabsorptionseigenschaften verschiedener Materialien gerecht zu werden. Bei einer höheren Absorptionsrate, beispielsweise bei Kunststoff, ermöglicht diese kürzere Wellenlänge eine präzisere Beschriftung mit flacher Gravur und weniger Aufwurf der Oberfläche.
Vorgängermodell
Tiefgravur mit großflächigen Beschädigungen
CO2-Laser Modellreihe ML-Z
Scharfe, flache Gravur mit minimaler Beschädigung
Präzisionsmodell
Im Vergleich zum Standardmodell ist der Laserpunktdurchmesser kleiner, was eine noch feinere Beschriftung ermöglicht. Der kleinere Spotdurchmesser sorgt für eine höhere Leistungsdichte, was wiederum eine effizientere Bearbeitung ermöglicht.
Vergleich von Laserpunktdurchmesser und Leistungsdichte
| Standardmodell | Präzisionsmodell | |
|---|---|---|
|
Punktdurchmesser
|
Standardmodell
140 μm
|
Präzisionsmodell
80 μm
|
|
Leistungsdichte
|
Standard mode
2,0 kW/mm2
|
Thin beam mode
6,0 kW/mm2
|
* Dies sind repräsentative Werte
Standardmodell
Präzisionsmodell
Modelle mit feinem Laserstrahl bieten eine größere Leistungsdichte mit einem geringeren Spotdurchmesser.
Integration des CO2-Lasers in Ihren Produktionsprozess
Verarbeiten Sie Keramik, Glas, Gummi oder Karton und benötigen ein Beschriftungsverfahren, das herkömmliche Faserlaser nicht liefern?
Testen Sie die CO2-Laser der Modellreihe ML-Z von KEYENCE für Ihre Laserbearbeitung und -beschriftung.
Unser Expertenteam bietet Ihnen eine kostenlose Produktdemo, Testbeschriftungen auf Ihren Musterteilen sowie umfassenden After-Sales-Support. Nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf.
Häufig gestellte Fragen: CO2-Laser
Welche Eigenschaften hat ein CO2-Laser?
Ein CO2-Laser arbeitet im fernen Infrarotspektrum mit Wellenlängen zwischen 9.300 nm und 10.600 nm. Er bietet eine hohe Leistung von bis zu 80 Kilowatt und kann Pulsenergien von bis zu 100 Kilojoule erzeugen. Diese Laser sind vielseitig, effizient und ideal für eine dauerhafte Beschriftung verschiedener Materialien.
Für welche Materialien ist die CO2-Laserbeschriftung geeignet?
Die CO2-Laserbeschriftung ist geeignet für Materialien wie Papier, Holz, Gummi, Kunststoff, Keramik und transparente Gegenstände wie Glas. Diese Laser können präzise Beschriftungen erzeugen. Metall hingegen lässt sich mit diesem Laser schwer beschriften, da die Wellenlänge nicht oder kaum absorbiert wird.
In welchen Wellenlängen gibt es CO2-Laser?
Die KEYENCE CO2-Laser arbeiten im fernen Infrarotspektrum mit einer Wellenlänge von 9.300 nm oder 10.600 nm. Der CO2-Laser mit kürzerer Wellenlänge ist besonders gut für die Bearbeitung von Materialien mit höherer Absorptionsrate, wie bestimmte Kunststoffe, geeignet. Diese kürzere Wellenlänge ermöglicht präzisere Beschriftungen mit flacheren Gravuren und reduziertem Aufquellen der Oberfläche, was zu einer verbesserten Bearbeitungsqualität führt.
![UV-Beschriftungslaser Anwendungsleitfaden [Kontrastreiche Beschriftung]](/img/asset/AS_95462_L.jpg)
