Lasergravur
Unter
Laserbeschriftung versteht man das Beschriften oder Markieren von
Objekten mit Hilfe eines intensiven Laserstrahls. Im Gegensatz zum
Laserdruck bei dem mit einem schwachen Laserstrahl nur der
Pigmentauftrag auf dem bedruckten Material gesteuert wird, wird bei der
Laserbeschriftung das beschriftete Material selbst verändert. Das
Verfahren und der Energieeinsatz hängen daher vom Material ab.
Laserbeschriftungen sind wasser- und wischfest und sehr dauerhaft. Sie
können schnell, automatisiert und individuell erzeugt werden, weshalb
das Verfahren gerne zur Nummerierung von Einzelteilen verwendet wird.
Auch das Anbringen von sehr kleinen maschinenlesbaren Kennzeichnungen,
wie zum Beispiel dem QR Code oder dem Datamatrix, direkt auf Produkten
ist hiermit möglich.
Prinzipien
Je nach Material werden verschiedene Effekte mit der Laserbeschriftung erzielt.
Organische Materialien
Bei
organischen Materialien wie Papier, Pappe, Holz oder Leder werden durch
die lokale Aufheizung chemische Umwandlungsreaktionen ausgelöst, die
sich in einer Farbänderung äußern. Das ist vergleichbar mit dem Setzen
eines Brandzeichens. Bei den ebenfalls organischen Kunststoffen kann
das zwar auch der Fall sein, häufig werden aber spezielle Kunststoffe
eingesetzt, bei denen durch das Erhitzen ein gezielter Farbumschlag
stattfindet. Das erweitert das Spektrum der erzielbaren Farbvarianten.
Ein Beispiel für dieses Verfahren sind Computertastaturen.
Mit
dem Kohlendioxidlaser lassen sich auch Gravuren in Plexiglas
einbringen. Dessen Strahlung wird von fast allen für Licht
transparenten organischen Werkstoffen absorbiert. Lasergravuren in
Plexiglas sind nicht verfärbt, sie bilden einen Kontrast lediglich
aufgrund ihrer Lichtstreuung (rauhe Oberfläche). Sie können mittels
Beleuchtung der Materialkante (vgl. Flutlicht) von innen beleuchtet
werden, sodass ausschließlich die Gravuren in einer ansonsten
transparenten Platte leuchten.
Farbabtrag
Eine weitere
Variante der Laserbeschriftung ist der gezielte Farbabtrag von
beschichteten Gegenständen, so dass die darunterliegende Farbe der
Gegenstände hervortritt.
Der Farbabtrag wird seit Ende der
1980er Jahre u.a. im Automobilbau genutzt, um die Symbole von innen
beleuchteter Bedienelemente zu fertigen. Zumeist werden transluzente
Kunststoffe eingesetzt, die in der gewünschten Farbe lackiert werden.
Mit dem Laserstrahl wird dann das gewünschte Symbol aus der
Lackoberfläche „herausgebrannt“. Die Vorteile der Laserbeschriftung
liegen in der sehr kurzen Vorbereitungszeit bei Änderungen der Symbolik
und in der Robustheit der Beschriftung. Der Laser stellt dabei die
rationellste und prozesssicherste Möglichkeit der Beschriftung dar.
Auch
viele Verpackungen werden laserbeschriftet. So werden z.B.
Chargennummern auf metallbeschichteten Papieretiketten eingebracht. Die
Beschriftung erfolgt im Maskenprojektionsverfahren mit einem Schuss,
sodass die auf einem Band geförderten Waren nicht angehalten werden
müssen.
Eine weitere Variante ist das Gravieren eingefärbter
Eloxalschichten auf Aluminium. Hier müssen die organischen Farbstoffe
lediglich durch Erhitzen der Eloxalschicht pyrolysiert werden - die
Eloxalschicht bleibt teilweise erhalten. Man setzt Kohlendioxidlaser
ein, deren Strahlung im mittleren Infrarot von der Eloxalschicht
unabhängig vom Farbstoff gut absorbiert wird.
Anlassbeschriftung
Bei
metallischen Oberflächen ist auch eine Anlaufbeschriftung möglich.
Manche Metalle, die bis zu einer bestimmten Temperatur erhitzt werden,
erhalten durch Oxidationsprozesse auf der Oberfläche einen farbigen
Überzug. Bei Stahl ist das als Bläuen bekannt, an verchromten
Auspuffrohren von Motorrädern ist der Effekt in den verschiedenen
temperaturabhängigen Stadien gut zu beobachten. Ein ebensolcher
Farbumschlag lässt sich auch durch die thermische Wirkung eines Lasers
erzielen.
Auch beim Erhitzen mit dem Laser bis über den Schmelzpunkt
(Umschmelzen) entstehen solche Anlauffarben. Voraussetzung ist immer,
dass mit sauerstoffhaltigem Blasgas (z.B. Luft) graviert wird. Die
Schriftfarbe ist meist braun
Gravur
Durch den laserinduzierten Materialabtrag ist auf allen Materialien, selbst auf und in Glas, eine Gravur möglich. Graviert wird mit gepulsten Lasern, die durch Spiegelscanner abgelenkt werden. Es ist sowohl vektorgesteuerte als auch rasterorientierte Gravur üblich. Die Gravur geht nicht immer mit einer Farbänderung einher, ist jedoch zumindest als Kontrast unterschiedlicher Oberflächenstrukturen sichtbar. Lasergravuren dieser Art sind sehr dauerhaft - sie können nur durch tiefes Abschleifen entfernt werden. Sie werden daher u.a. zur fälschungssicheren Gravur von Metallteilen (Kugellager usw.) eingesetzt.
Glasinnengravur
Bei
der Innengravur von transparenten Materialien wie Plexiglas oder Glas
wird der Laser im Innern des Materials fokussiert. Nur im Fokus und in
dessen unmittelbarer Nähe werden so hohe Feldstärken erreicht, dass das
Material nicht mehr transparent ist und die Laserenergie absorbiert.
Dadurch erhitzt sich das Material kurzzeitig lokal auf bis zu 20000° C.
Nach dem Abkühlen bleibt eine undurchsichtige oder Licht streuende
Stelle im Material zurück. Führt man den Fokus des Lasers durch das
Material, lassen sich so dreidimensionale Abbildungen gravieren.
* Diese Seite wurde zuletzt am 8. Januar 2009 um 21:03 Uhr geändert.
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