Der Vorgang der Laser-Markierung

Eine Lasermarkierung wird erreicht, indem Material vom Untergrund entfernt wird oder die Oberfläche des Substrats verändert wird.

Der wichtigste Punkt dabei ist, wie gut das codierte Material den Laserstrahl absorbiert. So kann der zu verwendende Lasertyp bestimmt werden, da verschiedene Wellenlängen unterschiedliche Absorbierungseigenschaften haben. Falls der Laserstrahl hindurch dringt oder reflektiert wird, ist das Codieren schwieriger oder sogar unmöglich.

Um die besten Ergebnisse zu erzielen, muss der Laserstrahl in den obersten Mikrometern der Materialoberfläche absorbiert werden, sodass eine ausreichende Energiedichte besteht, um die Oberfläche durch einen der drei folgenden Vorgänge zu verändern:

• Entfernung der Beschichtung:
  Der Laser wird durch die Oberflächenbe­schichtung absorbiert und lässt sie verdampfen, um ein Kontrastsubstrat freizulegen. Ein Beispiel für diesen Prozess ist das Entfernen von Farben, von weißem Papier oder anderen Materialien.

• Ätzen:
  Der Laser lässt Material von der Substratoberfläche verdampfen, ohne dass dabei eine Farbänderung entsteht. Die so entstandene Markierung ähnelt einem Prägedruck. Dies ist das Verfahren, welches bei der Laser­mar­kierung von z.B. PET verwendet wird.

• Thermochemisches Verfahren:
  Der Laser verändert das Material, indem er es auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um Molekularverbindungen zu durchbrechen. Das neue Material, das durch diesen Prozess entsteht, kann eine andere Farbe annehmen, sodass eine erkennbare Markierung hergestellt wird.

Markierungssystem-Technologien

Die Mehrheit der Lasermarkiersysteme arbeitet mit einem von zwei Laserarten:

• CO2-Laser
  Verwendet wird eine Gasmischung, die durch eine Spannungsentladung erregt wird. Diese arbeiten mit einem  infraroten Laserstrahl  mit einer Wellenlänge von 10.6 µm.

• YAG
  Dies ist ein Kristall, der gewöhnlich durch ein Blitzlicht (starke Lichtquelle) oder einen Diodenlaser erregt wird. Er liefert einen Infrarotlaserstrahl von 1.06 µm Wellenlänge.

Es gibt drei verschiedene System­tech­nologien:

1. gesteuerter Laserstrahl
2. Maskenlaser
3. Dotmatrix Laser

Gesteuerter Laserstrahl

Diese Systeme sind auch als „Füllfedertyp” bekannt, weil sie wie ein Füllfederhalter schreiben. Die ersten Systeme, die auf gepulsten YAG-Lasern basierten, wurden 1969 eingeführt.

Systeme, die einen kontinuierlichen Laserstrahl (Continuous Wave-CW) CO² verwenden, wurden erst in den frühen 80’er Jahren eingeführt. 

Es wird eine Linse verwendet, um den Laserstrahl auf einen schmalen Punkt auf der Oberfläche des Produkts zu fokussieren.

Zwei Galvanometer-betriebene Spiegel bewegen den Laser über die Produktoberfläche, um die benötigte Markierung  zu erzeugen. Der Laserstrahl wird eingeschaltet, wenn eine Codierung erforderlich ist und ausgeschaltet, wenn nicht.

Also in derselben Weise, wie ein Füllfederhalter beim Schreiben über das Papier geführt wird und gehoben wird, wenn das Schreiben beendet ist. Die Rotation der Galvanometer-betriebenen Spiegel erfolgt computergesteuert.

Die Computer basieren oft auf Desktop-PC’s und akzeptieren Markierungsinformationen von einer weiten Palette von Softwarepaketen inkl. Word-Prozessoren, CAD-Systemen etc.

Systeme mit gesteuertem Strahl sind in der Lage, qualitativ hochwertige Markierungen über große Flächen (bis zu 160 x 160 mm) auszuführen.

Aufgrund der zu markierenden Fläche werden bestimmte Flachfeldlinsen verwendet. Dies geschieht, um eine Verringerung der Druckqualität zu verhindern, die ansonsten entstehen würde, wenn die Markierung sich von der Mittellinie der Linse fortbewegt. Der Laserstrahl bleibt durch diese Linsen innerhalb der erforderlichen Fokussierung.

Da diese Systeme nur Zeichenlinien darstellen wo es nötig ist, wird der Laserstrahl sehr effizient eingesetzt.

Dies erlaubt den Einsatz von luftgekühlten, energiesparenden (10-20 W) CO²-Lasern in relativ preisgünstigen Einstiegssystemen.

Mit sich entwickelnder Technologie, steigenden Galvanometer-Geschwindigkeiten und reduzierten Computerbetriebskosten werden Systeme herausgebracht, die auch Produkte codieren können, die sich mit einer relativ geringen Geschwindigkeit bewegen. Jedoch ist die Markierungsfläche auch bei geringer Geschwindigkeit sehr reduziert: Ecken werden abgerundet, Fettdruck kann nicht ausgeführt werden und die Schrift- und Graphikmöglichkeiten sind stark eingeschränkt.

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