Laserbeschriftung in der CNC-Bearbeitung - was beinhaltet sie und wann wird sie eingesetzt?

Die Lasergravur ist ein Verfahren, bei dem Material von einer Oberfläche entfernt wird, indem es mit einem Laserstrahl verdampft wird. Der Laser arbeitet ähnlich wie ein Meißel, trägt Material ab und erzeugt dauerhafte, tiefe Markierungen. Um das Material zu verdampfen, trifft der Laser mit einer hohen Energiemenge auf die lokalisierten Bereiche, was zu hohen Temperaturen und zur Verdampfung des Materials führt. In diesem Artikel finden Sie ausführliche Informationen über die Funktionsweise der Lasergravur und Tipps, wie Sie die richtige Maschine für dieses Verfahren finden.

Sollten Sie sich für Lasergravur oder Laserätzung entscheiden?

Bei der Wahl des richtigen Laserbeschriftungsverfahrens sollten Sie drei Faktoren berücksichtigen: 

• die Robustheit der Markierung, d. h. ihre Fähigkeit, auch unter schwierigen Bedingungen lesbar zu bleiben,
• die Geschwindigkeit des Beschriftungsvorgangs, die hilft, Produktionsengpässe zu vermeiden,
• das zu kennzeichnende Material und seine Kompatibilität mit dem Lasermarkierungsverfahren.

Die Lasergravurtechnik wird häufig für die Gravur von Metallgegenständen verwendet, die verschiedenen Arten von Verschleiß oder Oberflächenbehandlung unterworfen sind. Dieses Verfahren gilt für Metalle wie Stahl und Aluminium, einschließlich eloxiertem und druckgegossenem Aluminium. Eines der herausragendsten Merkmale der Lasergravur ist die Möglichkeit, 2D-Codes zu gravieren, die auch nach einer Oberflächenbehandlung noch gut lesbar sind. Diese Behandlung kann Kugelstrahlen, E-Beschichtung und Wärmebehandlung umfassen, um auch die komplexesten Rückverfolgbarkeitsprobleme zu lösen. Wenn keine sehr robuste Kennzeichnung erforderlich ist, wird in der Regel das Laserätzverfahren bevorzugt, das schnell ist und weniger auf Ablation basiert. Diese Methode kann auf eine größere Anzahl von Materialien angewandt werden, darunter: 

• Stahl, 
• Aluminium, 
• anodisiertes Aluminium, 
• Blei, 
• Magnesium,
• Zink.

Es gibt auch ein einzigartiges Verfahren zur Kennzeichnung von Metallen, das sogenannte Laserglühen, das zur Kennzeichnung von rostfreiem Stahl verwendet wird.

Zustand der Aggregation und Lasergravur 

Beim Laserätzen schmilzt die Oberfläche des Materials und verändert ihre Rauheit, während beim Lasergravieren die Oberfläche des Materials sublimiert wird, wodurch tiefe Risse entstehen. Das bedeutet, dass die Oberfläche des Materials auf eine solche Temperatur erhitzt wird, dass es direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht, ohne den flüssigen Zustand zu verlassen. Um die Sublimation zu erreichen, muss die Lasergravurmaschine so viel Energie erzeugen, dass die Oberfläche des Materials innerhalb von Millisekunden ihre Verdampfungstemperatur erreicht. Aufgrund der dafür erforderlichen Temperatur sind Lasergraviermaschinen sehr leistungsstarke Werkzeuge.

• Aluminium - 2327°C
• Kupfer - 2595°C
• Eisen - 3000°C
• Blei- 1750°C
• Magnesium- 1110°C
• Zink- 906°C

Bei Metalllegierungen, wie z. B. Stahl, hängen die Temperaturen, die zum Erreichen des Dampfpunktes erforderlich sind, von der Zusammensetzung der Legierung ab. Wenn diese Temperatur erreicht ist, gehen die Materialien in einen gasförmigen Zustand über. Daher ist es beim Kauf eines Lasers wichtig, dass er mit einem Dampfabzugssystem zum Schutz der Arbeitsumgebung und einem Luftmesser zum Schutz der Laserlinse ausgestattet ist. Faserlasersysteme sind für die Gravur besonders vorteilhaft, da sie Wellenlängen erzeugen, die effizient mit Metallen interagieren.

Lasergravur - Vorteile 

Hier einige der Vorteile der Lasergravur:

• Hohe Präzision: Die Lasergravur ist äußerst präzise und ermöglicht die Herstellung komplexer Designs mit einem hohen Maß an Genauigkeit. Mit dem Laser lassen sich sehr kleine Details anfertigen, die mit anderen Methoden nur schwer oder gar nicht zu erreichen sind.
• Schnelligkeit und Effizienz: Diese Art von Verfahren ist schnell und effizient und ermöglicht es, eine große Anzahl von Produkten in kurzer Zeit zu bearbeiten. Dies wiederum macht den Produktionsprozess effizienter.
• Multifunktionalität: Laser sind in der Lage, eine Vielzahl von Materialien zu gravieren.
• Qualität der Oberfläche: Die Lasergravur erzeugt sehr glatte Oberflächen und eine scharfe Kante, was zu einer hervorragenden ästhetischen Wirkung führt.
• Möglichkeit der Personalisierung: Mit der Lasergravur lassen sich Änderungen am Design leicht vornehmen, so dass die Produkte entsprechend den Kundenwünschen personalisiert werden können.
• Kein Kontakt mit dem Material: Der Laser trägt das Material direkt von der Oberfläche ab, wodurch der physische Kontakt mit dem Material vermieden und das Risiko einer Beschädigung oder eines Kratzers auf der Oberfläche minimiert wird.
• Umweltfreundlichkeit: Die Lasergravur ist umweltfreundlich, da sie den Abfall im Produktionsprozess minimiert und somit zum Umweltschutz beiträgt.

Wie graviert man Schilder mit hohem Kontrast?

Indem man die Farbe der gravierten Oberfläche verändert, kann die Oberfläche eine chemische Reaktion mit der Laserstrahlung eingehen, die ihre Farbe verändert und sich so vom Rest der Oberfläche abhebt. Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Struktur der Oberfläche zu verändern. Auf diese Weise kann der Laser Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche erzeugen, so dass markante Muster oder Strukturen entstehen, die den Reflexionswinkel und damit den Kontrast verändern. Beim Gravieren wird ein Kontrast zwischen dem ungravierten Material und den schwarzen Markierungen erzeugt. Diese Methode ist schnell, wird aber nur empfohlen, wenn das Rohmaterial eine helle Farbe hat, um einen hohen Kontrast zu erzielen. Die zweite Gravurmethode ist zeitaufwändiger, ermöglicht aber eine höhere Kontrastqualität. Bei dieser Methode verwendet das Lasersystem sowohl die Lasergravur (um schwarze Markierungen zu erzeugen) als auch die Laserätzung (um weiße Markierungen zu erzeugen), um Markierungen in zwei Farben zu erzeugen.

Wie wählt man eine Lasergraviermaschine aus?

Wenn Sie den Kauf einer Lasergravurmaschine planen, kann Ihnen die folgende Liste helfen, den richtigen Laser zu finden:

• Wenn Sie kundenspezifische Lösungen in Ihren Produktionsprozess integrieren möchten, sind Sie vielleicht an OEM-Kennzeichnungssystemen interessiert. Sie bieten verschiedene Arten von Lasern an, darunter Faserlaser und CO2-Laser, die für industrielle Anwendungen geeignet sind. Diese Systeme können von Ihnen allein oder mit Hilfe eines Integrators integriert werden, um Ihre spezifischen Anforderungen zu erfüllen.
• Integrierte Lasermaschinen sind Maschinen, die so konzipiert und ausgestattet sind, dass sie automatisiert oder halbautomatisiert werden können, so dass Sie eine Vielzahl von Laseraufgaben einfach und schnell durchführen können.
• Wenn Sie Fragen haben oder Hilfe benötigen, können Sie sich jederzeit an einen Experten auf diesem Gebiet wenden. Er hilft Ihnen bei der Auswahl des richtigen Lasersystems, berät Sie bei der Beschriftung und beantwortet alle Ihre Fragen.

Andere Lasertechnologien

Neben dem Gravieren und Ätzen gibt es weitere Lasertechnologien, die zur Kennzeichnung von Logos und Identifikatoren wie Barcodes und Seriennummern verwendet werden können. 

CNC-Gravur

Die CNC-Gravur ermöglicht das Rapid Prototyping, die Präzisionsgravur, das Schneiden und die Tiefengravur von Maschinenteilen. Diese Technologie kann auf fast allen Materialien eingesetzt werden, von Metallen wie Aluminium, Messing, Silber und Titan bis hin zu Nichtmetallen wie Acryl, Holz, Kunststoff und Schaumstoff.

Lasergravur 

Sie wird für die Gravur von Plaketten auf Auszeichnungen, Trophäen, Barcodes/QR-Codes auf Maschinenteilen, elektronischen Geräten, medizinischen Geräten, Schildern und Abzeichen verwendet. Der Hochleistungslaser ist in der Lage, tiefe Gravuren auf einer Vielzahl von Metallen und Nichtmetallen herzustellen. 

MOPA-Laser

Mit einem MOPA-Faserlaser lassen sich auch farbige Lasergravuren auf Metallen wie Edelstahl, Titan und Aluminium herstellen. Im Vergleich zur Lasergravur bietet die CNC-Gravur eine größere Materialflexibilität.

Gravieren mit einer CNC-Maschine - Vorteile 

Zu den Vorteilen der CNC-Gravur gehören:

• Präzision und Wiederholbarkeit: Die CNC-Maschine ermöglicht eine Gravur mit einem hohen Maß an Präzision und Wiederholbarkeit, was besonders wichtig für Projekte ist, die genaue Abmessungen und Formen erfordern.
• Schnelligkeit und Effizienz: Die CNC-Gravur ist schnell und effizient und ermöglicht es, große Mengen von Produkten in kurzer Zeit zu bearbeiten.
• Multifunktionalität: CNC-Fräsmaschinen sind in der Lage, eine Vielzahl von Materialien zu gravieren, so dass diese Technologie in zahlreichen Branchen eingesetzt werden kann, z. B. in der Werbung, der Möbelindustrie, der Metallindustrie, der Schmuckherstellung und vielen anderen.
• Hochwertige Verarbeitung: Durch den Einsatz von CNC-Präzisionswerkzeugen können glatte Oberflächen und scharfe Kanten erzielt werden, was zu einer hervorragenden ästhetischen Wirkung führt.
• Anpassungsfähigkeit: Durch die CNC-Gravur können Änderungen am Design leicht vorgenommen werden, so dass die Produkte entsprechend den Kundenwünschen personalisiert werden können.
• Kostenoptimierung: Die CNC-Gravur ermöglicht eine Senkung der Produktionskosten durch die präzise Ausführung der Prozesse und den sparsamen Einsatz von Rohstoffen.
• Umweltfreundlichkeit: Die CNC-Gravur ist umweltfreundlich, da sie den Abfall im Produktionsprozess minimiert und somit zum Umweltschutz beiträgt.

Aufgrund all dieser Vorteile wird die CNC-Gravur in der Industrie und bei der Herstellung von verschiedenen Artikeln immer beliebter.

Gravieren mit einer CNC-Maschine - Nachteile 

Obwohl die CNC-Gravur viele Vorteile hat, gibt es auch einige Nachteile zu beachten, z. B:

• Hohe Anschaffungskosten: Die Investition in eine CNC-Fräsmaschine kann teuer sein, und nicht jedes Unternehmen oder jede Privatperson kann sich eine solche Maschine leisten.
• Erforderliches technisches Wissen: Die Bedienung einer CNC-Maschine erfordert technisches Wissen und Erfahrung, was für unerfahrene Benutzer ein Hindernis darstellen kann.
• Erforderliche Tests: Bevor der endgültige Entwurf erstellt wird, sind Tests erforderlich, die die Produktionszeit und die Kosten erhöhen können.
• Größenbeschränkungen: Bei CNC-Fräsmaschinen gibt es Beschränkungen hinsichtlich der Größe und Dicke von Materialien, was bei größeren Projekten ein Problem darstellen kann.
• Gefahr der Materialbeschädigung: Während des Gravierens kann das Material beschädigt werden, was die Produktionskosten in die Höhe treiben oder dazu führen kann, dass das Design neu gestaltet werden muss.

Warum sollten Sie sich für CNC-Maschinen entscheiden? 

Mit CNC-Maschinen können Sie dank der Möglichkeit, die Werkzeuge während des Prozesses zu wechseln, praktisch jedes Material gravieren. Bei der Lasergravur ist es notwendig, den richtigen Laser für das Material zu wählen, da ein Laser nicht für die Gravur vieler verschiedener Materialien verwendet werden kann. Es ist daher wichtig, die Maschine genau auf das zu bearbeitende Material abzustimmen. CNC-Maschinen bieten eine hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit, weshalb sie in vielen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Rüstungsindustrie, dem Gesundheitswesen sowie der Öl- und Gasindustrie eingesetzt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass aufgrund des konstanten Drucks, der auf das Material ausgeübt wird, die Gefahr eines Bruchs besteht. Außerdem eignen sich typische CNC-Graviermaschinen nicht für die präzise Gravur sehr feiner Muster, für die ein sehr dünner Bohrer erforderlich ist, ohne dass die Gefahr eines Bruchs besteht.