Konturscharf und homogen beschriften

Selbst schlecht markierbare Kunststoffe lassen sich jetzt mit MOPA-Lasern dank ultrakurzer Pulse mit entsprechender Leistungsdichte konturscharf, homogen und optisch hochwertiger beschriften.

Dauerhafte Markierungen und Beschriftungen sind heute in vielen Bereichen gefragt, sei es für die individuelle Kennzeichnung einzelner Bauteile zur Rückverfolgbarkeit im Rahmen der Qualitätskontrolle oder für einfache, abriebfeste Hinweise auf unterschiedlichen Oberflächen. Laserbeschriften bietet sich dafür an, da der "schreibende" Laserstrahl berührungslos und schnell unterschiedlichste Materialien beschriften kann, und der Anwender frei ist in der Gestaltung der Zeichen. Wählt man eine passende Laserquelle, lassen sich bei Kunststoffen scharfe Konturen gravieren.

Bei Kunststoffen wird dabei mit kurzen Lichtimpulsen an der Oberfläche des Materials ein sehr kleines Volumen explosionsartig verdampft ("ablatiert") oder aufgeschäumt; die Temperatur lag also oberhalb der Schmelztemperatur aber unterhalb der Verdampfungstemperatur.

Um scharfe Umrisslinien zu erhalten, soll dabei die direkte Umgebung der bestrahlten Fläche möglichst nicht thermisch belastet oder gar geschmolzen werden. Durch Aneinanderreihen solcher Strahlpunkte lassen sich dann beliebige Konturen dauerhaft anbringen.

Als Strahlquellen werden bei der Laserbeschriftung heute überwiegend Faserlaser als wartungsfreie, preiswerte Laserquellen eingesetzt. Bei diesen Lasern wird die Laserstrahlung durch die laseraktive Faser geleitet und verstärkt, sie sind also praktisch Glaslaser mit Lichtwellenleiter-Eigenschaften und übertreffen YAG/Vanadat-Laserquellen unter anderem bei Pulsenergie (bei niedrigen Wiederholraten), Lebensdauer, Robustheit und Gesamtlebensdauerkosten.

Bei manchen Materialien reicht die minimale Pulsdauer von rund 100 ns aber noch nicht aus, weil das Beschriftungsergebnis nicht optimal ist. Die Folge ist ein wenig konturscharfes Schriftbild, da die Umgebung mit aufgeheizt wird. Gleiches gilt für den Frequenzbereich des Strahles, der nicht von allen Materialien ausreichend absorbiert werden kann. Denn je kürzer und höher der Energieeintrag, umso besser lässt sich das zu beschriftende Material erhitzen, ohne die Umgebung zu stark zu erwärmen. Bei sehr kurzen Pulszeiten spielt nämlich die Wärmeleitung praktisch keine Rolle mehr und es entstehen Zeichen mit scharfen Konturen.

Die Trotec Laser GmbH hat aus diesem Grund nun für ihre Speed Marker Beschriftungslaser-Serie auch einen MOPA-Faserlaser (Master Oscillation Power Amplifier) ins Programm aufgenommen . Diese Laserquelle erlaubt durch eine einstellbare Pulsdauer (kürzester Puls: 4 ns) einen räumlich viel stärker begrenzten Energieeintrag auf das Material. Durch das gezielte explosionsartige Verdampfen am Zielpunkt lassen sich so auch bei Kunststoffen sehr scharfe Konturen erzielen.

Gerade bei schlecht markierbaren Kunststoffen kann der MOPA-Laser seine Stärke durch ultrakurze Pulse mit entsprechender Leistungsdichte voll ausspielen. Die Beschriftung wird konturscharf, homogen und ist optisch hochwertiger. Unerwünschtes Aufschäumen und Verbrennen zum Beispiel bei ABS gehören damit der Vergangenheit an. Auch bei dunklen Kunststoffmaterialien wie PA 66 GF, PA 6 GF oder PP GF ergeben sich dadurch hellere, kontrastreichere und besser lesbare Beschriftungen. Damit lassen sich viele, per konventionellem Faserlaser nicht ausreichend markierbare Kunststoffe nun für Mensch und Maschine gut lesbar kennzeichnen.

gk