Markieren, Gravieren und Beschriften - Gravograph

Markieren, Gravieren und Beschriften
mit Gravograph YAG Laser Technik
Dauerhaft Markieren, Gravieren und Beschriften sind Aufgaben, die in sämtlichen Bereichen der
Produktion heute zu finden sind.
Selbst kleinste 2D-Data-Matrix Codes lassen sich mittels der Lasertechnik auf unterschiedlichsten
Materialien schnell und fehlerfrei aufbringen.
Die Industrie fordert heute eine 100-prozentige Rückverfolgbarkeit aller Produkte und Bauteile und dies
aus gutem Grund: Die Produkthaftungsgesetze werden schärfer.
Eine schnelle, präzise und dauerhafte Kennzeichnung lässt sich am besten mit einem flexiblen
Lasersystem erreichen.
Für organische Materialien wie z.B. Holz, Glas, Gummi, Pappe, Papier usw. werden in der Regel CO 2 -
Laser eingesetzt. Auch das Schneiden von Kunststoffen, Folien, Holz, Gummidichtungen usw. kann mit
einem CO2 Laser erfolgen.
Für anorganische Materialien, wie z.B. Metalle, Legierungen usw. werden YAG Laser eingesetzt, da der
CO 2 Laserstrahl von dieser Materialart nicht absorbiert wird.
Grundlagen:
Die genaue Definition des Wortes LASER bedeutet:
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
(Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission)
Ein Medium (der Stoff aus dem der Laserstrahl kommt) z.B. Gas, wird von außen durch Energiezuführung
angeregt und erzeugt dadurch Licht.
Die zwei grundlegenden Bestandteile einer Strahlquelle sind das Medium selbst und ein Resonator, der
aus zwei Spiegeln besteht, die das Licht wieder und wieder in das Medium zurückreflektieren und
verstärken.
Wichtige Lasertypen sind heute:
Gaslaser, das Medium ist ein Gas, z.B. Kohlendioxid (CO 2 ), Argon oder Helium
Festkörperlaser, das Medium ist ein Kristall
Diodenlaser, das Medium ist ein Halbleiter
Farbstofflaser, das Medium ist ein organischer Farbstoff
Wir erklären heute die grundlegende Funktion eines Festkörper (YAG) Lasers und deren Anwendungsmöglichkeiten.
Aufbau
YAG Laser:
Endspiegel
Reflektion = 100%
Anregung
Austrittsspiegel
Reflektion < 100%
Lasermedium
Laserstrahl
Anregung
Resonator

Der Aufbau besteht aus drei Hauptkomponenten:
- aktives Lasermedium
- Resonator, zur Verstärkung und Ausrichtung des Strahl, er besteht im einfachsten Fall aus
zwei Spiegel
- Anregung (Pumpquelle), liefert die nötige Energie
Grundprinzip:
Durch Energiezufuhr von außen mittels Blitzlampe oder Laserdiode wird im Lasermedium Licht erzeugt,
das zwischen den beiden Spiegel reflektiert und verstärkt wird. Der rechte Spiegel reflektiert nur teilweise,
so dass ein anderer Teil des Lichtes durch ein Ablenk- und Linsensystem zur Materialoberfläche geleitet
wird.
Einzelne Komponenten eines diodengepumpten YAG Laser Systems, Gravograph YAG100:
Glas Faser 400 µm
Länge 3 m (5 m option)
Laser Kristall
Optical axis
Laser Modul
Zum Scanhead
In der Steuereinheit sitzt die Laserdiode (Anregung), dessen Strahl über ein Glasfaser Kabel zum Kristall
(aktives Medium) geleitet
Pump
wird.
Diode 30W
TEC
Rechts vom Lasermodul sitzt da808nm
nn die Ablenkeinheit mit Fokussier Linse.
Hitze Ableitung
Fokussieren.
Damit das Laserlicht seine Wirkung entfalten kann, muss es gebündelt werden.
Sicher kann sich Steuerelektronik
jeder uns an seine Kindheit erinnern, wie wir als Kind mittels einer Lupe und dem
Fokussieren.
Damit das Laserlicht seine Wirkung entfalten kann, muss es gebündelt werden.
Sicher kann sich jeder uns an seine Kindheit erinnern, wie wir als Kind mittels einer Lupe und
dem Sonnenlicht ein Blatt Papier zum Brennen gebracht haben.
Das Sonnenlicht konzentriert sich aufgrund Lupe auf einen kleinen Punkt. In diesem Punkt ist die Hitze so
hoch, dass das Papier zu brennen beginnt.
Beim Fokussieren wird der Laserstrahl auf einen winzigen Punkt gebündelt. In diesem Punkt (Fokus)
erhöht sich die Leistungsdichte (Hitze) um ein Vielfaches. Nur so kann der Laserstrahl Material
bearbeiten.
Zum Fokussieren braucht man Linsen, die den Laserstrahl bündeln.
Linsen unterscheiden anhand von folgenden Kenngrößen:
- Fokusdurchmesser

Je kleiner der Fokusdurchmesser, je stärker wird der Laserstrahl fokussiert, desto höher ist die
Leistungsdichte im Fokus.
- Brennweite oder Fokuslänge
Die Brennweite der Linse gibt den Abstand zwischen Linse und dem Brennpunkt an. Je
kleiner die Brennweite, desto stärker wird der Stahl fokussiert.
- Depth in field
Nach dem Fokus weitet sich der Strahl wieder auf.
Depth in field gibt an, in welchem Abstand zum Fokus sich die Strahlquerschnittsfläche
verdoppelt hat. Je größer Depth in field, desto geringer ist die Aufweitung.
Laserstrahl
Fokussierlinse
Brennweite
Dept in field
Fokusdurchmesser
Die Auswahl einer Linse ist sehr wichtig:
Kurze Brennweite bedeutet:
Kleinerer Markierbereich
Hohe Leistungsdichte
Kleiner Fokusdurchmesser
Kleines Depth in field
Lange Brennweite bedeutet:
Größerer Markierbereich
Geringere Leistungsdichte
Größerer Fokusdurchmesser
Größeres Depth in field
Markieren und Beschriften mit Licht.
Laserbeschriften ist ein Sammelbegriff für mehrere Verfahren:
Gravieren und Abtragen, Anlassen, Verfärben und Aufschäumen.
1 - Gravieren und Abtragen:
Von Gravieren spricht man, wenn der Laserstrahl Material entfernt, im Werkstoff entsteht eine Vertiefung.
Unter Abtragen versteht man das Entfernen von Deckschichten, die auf den Grundwerkstoff aufgebracht
wurden und sich farblich unterscheiden, z.B. eloxiertes Aluminium, lackierte Werkstoffe oder spezielle
Laserbeschriftungsmaterialien (Folien oder Schildermaterialien).
Laserstrahl
Gravur
Werkstück

2 - Anlassen:
Metalle zeigen beim Erwärmen Anlassfarben. Die Farbe ist abhängig von der Temperatur, auf die Sie
erwärmt werden. An der Oberfläche entstehen Oxidschichten.
Es entsteht keine Oberflächenschädigung.
Laserstrahl
Verfärbter Bereich
Werkstück
3 - Verfärben und Aufschäumen:
Kunststoffe lassen sich ebenfalls verfärben.
Einige Werkstoffe werden heller, andere dunkler.
Beim Schwärzen entstehen Russpartikel, die die Beschriftung im hellen Kunststoff dunkel erscheinen
lassen.
Um dunkle Kunststoffe hell zu verfärben, schmilzt der Laserstrahl das Werkstück lokal auf. Es entstehen
kleine Gasbläschen, eine Art Schaum. Diese eingeschlossenen Gasbläschen reflektieren das Licht diffus,
der bearbeitete Bereich wirkt heller als das umgebende Material.
Welche Materialien können grundsätzlich beschriftet werden:
Metalle:
Alle Metalle können grundsätzlich mit einem YAG Laser beschriftet werden.

Kunststoffe:
Es gibt sehr viele Kunststoffarten, die alle eine andere Struktur aufweisen.
Zudem enthalten viel Kunststoffe auch Verarbeitungshilfsmittel. Andere enthalten Farbpigmente wie Ruß
oder Titandioxid.
Folgende Kunststoffe eignen sich für die YAG Laser Kennzeichnung: ABS, PA, PP, PE, POM, PBT,
PC, PS.
Weitere Materialien sind z.B. Keramiken, Halbleiter und Sinterwerkstoffe.

Software
GravoTech bietet mit Gravostyle 5 ein universelles Software Paket an, das den Anwender mit einer Fülle
von Funktionen versorgt:
Als einziges System auf dem Markt bietet Gravostyle 5 die Möglichkeit, CO2 Laser, YAG Laser,
Faser Laser und auch CNC Graviermaschinen mit nur einer Software anzusteuern.
Zusätzlich können die Laser auch mit Standard Windows Software, wie z.B Word, Excel, Corel, Autocad
usw. angesteuert werden.
Melden Sie sich noch heute für eine unverbindliche Vorführung an.
Tests und Versuche an Ihren Materialien oder Teilen führen wir kostenlos durch.
Sie erhalten Ihre Teile nach Bemusterung mit einem Bericht darüber wieder zurück.
Mit freundlichen Grüßen,
Reinhold Waidele
Vertriebsleiter
GravoTech GmbH
Am Gansacker 3a • 79224 Umkirch
Tel. 07665/5007-0 • Fax 07665/5007-77
info@gravograph.de • www.gravograph.com