Lasermarkierung und Lasergravur – ist das dasselbe?

Obwohl sowohl Lasermarkierung als auch Lasergravur Lasertechnologie nutzen, um dauerhafte Spuren auf dem Material zu hinterlassen, verdampft das Material bei der Lasergravur, während es bei der Lasermarkierung schmilzt. Die schmelzende Materialoberfläche dehnt sich aus und bildet eine 80 µm tiefe Vertiefung. Dadurch verändert sich die Oberflächenrauheit des Materials, und es entsteht ein Schwarz-Weiß-Kontrast. Im Folgenden werden die Faktoren erläutert, die diesen Schwarz-Weiß-Kontrast bei der Lasermarkierung beeinflussen.

3 Schritte der Lasermarkierung

(1) Schritt 1: Der Laserstrahl wirkt auf die Materialoberfläche

Lasermarkierung und Lasergravur haben gemeinsam, dass der Laserstrahl gepulst ist. Das heißt, das Lasersystem sendet in regelmäßigen Abständen einen Puls aus. Ein 100-Watt-Laser kann 100.000 Pulse pro Sekunde abgeben. Daraus lässt sich berechnen, dass die Energie eines einzelnen Pulses 1 mJ beträgt und der Spitzenwert 10 kW erreichen kann.

Um die auf das Material einwirkende Laserenergie zu steuern, müssen die Laserparameter angepasst werden. Die wichtigsten Parameter sind Scangeschwindigkeit und Scanabstand, da diese den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Laserpulsen bestimmen, die auf das Material einwirken. Je kürzer der Abstand zwischen den Pulsen ist, desto mehr Energie wird absorbiert.

Im Vergleich zur Lasergravur benötigt die Lasermarkierung weniger Energie, wodurch die Scangeschwindigkeit höher ist. Bei der Entscheidung zwischen Lasergravur und Lasermarkierung ist die Scangeschwindigkeit ein entscheidender Faktor.

(2) Schritt 2: Das Material absorbiert die Laserenergie

Wenn ein Laser auf eine Materialoberfläche einwirkt, wird der größte Teil der Laserenergie von der Oberfläche reflektiert. Nur ein geringer Teil wird vom Material absorbiert und in Wärme umgewandelt. Um das Material zu verdampfen, benötigt die Lasergravur mehr Energie, während die Lasermarkierung mit deutlich weniger Energie auskommt, um das Material zu schmelzen.

Sobald die absorbierte Energie in Wärme umgewandelt wird, steigt die Temperatur des Materials. Beim Erreichen des Schmelzpunktes schmilzt die Materialoberfläche und es kommt zu einer Veränderung.

Bei einer Laserwellenlänge von 1064 mm beträgt die Absorptionsrate von Aluminium etwa 5 %, die von Stahl hingegen über 30 %. Dies lässt vermuten, dass Stahl leichter mit Lasern markiert werden kann. Das ist jedoch nicht der Fall. Weitere physikalische Eigenschaften der Materialien, wie beispielsweise der Schmelzpunkt, müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

(3) Schritt 3: Die Materialoberfläche erfährt eine lokale Ausdehnung und eine Veränderung der Rauheit.

Wenn das Material schmilzt und innerhalb weniger Millisekunden abkühlt, verändert sich die Rauheit der Materialoberfläche und es entsteht eine dauerhafte Markierung, die Seriennummer, Formen, Logo usw. enthält.

Das Aufbringen unterschiedlicher Muster auf die Materialoberfläche führt ebenfalls zu Farbveränderungen. Für eine hochwertige Lasermarkierung ist der Schwarz-Weiß-Kontrast der beste Prüfstandard.

Bei diffuser Reflexion des einfallenden Lichts durch eine raue Materialoberfläche erscheint diese weiß.

Wenn die raue Materialoberfläche den größten Teil des einfallenden Lichts absorbiert, erscheint die Materialoberfläche schwarz.

Beim Lasergravieren wirkt der Laserpuls mit hoher Energiedichte auf die Materialoberfläche ein. Die Laserenergie wird in Wärme umgewandelt, wodurch das Material vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht und so die Materialoberfläche abgetragen wird.

Also, Lasermarkierung oder Lasergravur wählen?

Nachdem wir den Unterschied zwischen Lasermarkierung und Lasergravur kennengelernt haben, müssen wir uns als Nächstes entscheiden, welches Verfahren wir wählen. Dabei sind drei Faktoren zu berücksichtigen.

1. Abriebfestigkeit

Die Lasergravur dringt tiefer ein als die Lasermarkierung. Daher empfiehlt sich die Lasergravur, wenn das Werkstück in einer Umgebung mit Abrieb eingesetzt werden soll oder eine Nachbearbeitung wie Oberflächenstrahlen oder Wärmebehandlung erfordert.

2. Verarbeitungsgeschwindigkeit

Im Vergleich zur Lasergravur dringt die Lasermarkierung weniger tief ein, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit höher ist. Wenn die Arbeitsumgebung, in der das Werkstück verwendet wird, keinen Abrieb aufweist, empfiehlt sich die Lasermarkierung.

3. Kompatibilität

Beim Lasermarkieren schmilzt das Material und erzeugt leicht unebene Stellen, während beim Lasergravieren das Material verdampft und eine Rille bildet. Da für die Lasergravur ausreichend Laserenergie benötigt wird, um das Material auf die Sublimationstemperatur zu bringen und es innerhalb weniger Millisekunden verdampfen zu lassen, ist sie nicht für alle Materialien geeignet.

Nach den obigen Erläuterungen haben Sie nun vermutlich ein besseres Verständnis von Lasergravur und Lasermarkierung.

Nachdem Sie sich für ein Modell entschieden haben, benötigen Sie als Nächstes einen leistungsstarken Kühler. Die Industriekühler von S&A sind speziell für verschiedene Lasermarkierungs-, Lasergravur- und Laserschneidmaschinen entwickelt. Sie sind autarke Geräte ohne externe Wasserversorgung und bieten eine Kühlleistung von 0,6 kW bis 30 kW – ausreichend für die Kühlung von Lasersystemen mit geringer bis mittlerer Leistung. Entdecken Sie alle Modelle der S&A Industriekühler unter https://www.teyuchiller.com/products