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Laser-Beschriftung

Planungssoftware und ERP-SystemHSi-Software nimmt Schlüsselrolle bei Änderungsverfahren ein

Flugzeugfahrwerk

Das Rad muss nicht immer neu erfunden werden. Daher suchte Liebherr-Aerospace in Lindenberg nach einer Lösung, Änderungen von Serienkomponenten für Flugzeugfahrwerke effizienter und transparenter zu gestalten.

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Laser-BeschriftungSchreiben ohne Tinte

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. Wird eine passende Laserquelle gewählt, können Metalle durch Anlassfarben auch farbig markiert und bei Kunststoffen scharfe Konturen graviert werden.

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Laserbeschriftung

Das Prinzip der Laserbeschriftung ist einfach zu verstehen: Durch Aufstrahlen kurzer Lichtimpulse wird an der Oberfläche des Materials ein sehr kleines Volumen erhitzt. Bei Metall wird dadurch das Gefüge verändert, es können Diffusionsprozesse induziert werden oder es werden durch das Erhitzen sogenannte Anlassfarben generiert. Bei Kunststoffen dagegen wird Material explosionsartig verdampft oder aufgeschäumt, wofür die Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur, aber unterhalb der Verdampfungstemperatur liegen muss. 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. Bei richtig gewählter Laserquelle, sprich Wellenlänge und möglicher Leistungsdichte beziehungsweise Pulsdauer, lassen sich optimale Beschriftungs- und Schneidlösungen für beinahe alle Materialien erzielen.

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Bei der Laserbeschriftung sind heute überwiegend Faserlaser – die Laserstrahlung wird also durch Fasern geleitet und verstärkt – als wartungsfreie, preiswerte Laserquelle im Einsatz. Sie übertreffen YAG/Vanadat-Laserquellen unter anderem bei Pulsenergie, wenn niedrige Wiederholraten vorliegen, Lebensdauer, Robustheit und Gesamtlebensdauerkosten. Bei manchen Materialien reicht die minimale Pulsdauer von rund 100 ns 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.

Trotec Laser hat aus diesem Grund nun für ihre Speedmarker-Beschriftungslaser-Serie auch einen MOPA-Faserlaser (Master Oscillation Power Amplifier) ins Programm aufgenommen. Diese Laserquelle erlaubt durch eine einstellbare Pulsdauer ab 4 ns einen räumlich stärker begrenzten Energieeintrag auf das Material. Durch das gezielte explosionsartige Verdampfen am Zielpunkt lassen sich so auch bei Kunststoffen sehr scharfe Konturen erzielen und selbst bei Metall bietet die neue Laserquelle durch den exakt dosierten Energieeintrag Vorteile wie eine farbige Markierung.

Gerade bei schlecht markierbaren Kunststoffen kann der MOPA-Laser seine Stärke durch ultrakurze Pulse mit entsprechender Leistungsdichte ausspielen. Die Beschriftung wird konturscharf, homogen und ist optisch hochwertiger. Unerwünschtes Aufschäumen oder Verbrennen zum Beispiel bei ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat) soll damit der Vergangenheit angehören. Auch bei dunklen Kunststoffmaterialien wie PA 66 GF, PA 6 GF oder PP GF können hellere, kontrastreichere und besser lesbare Beschriftungen erzeugt werden. So lassen sich viele, per konventionellem Faserlaser nicht ausreichend markierbare Kunststoffe nun für Mensch und Maschine gut lesbar kennzeichnen.

Auch bei Metallen bringt die ultrakurze Pulsdauer Vorteile. So kann natureloxiertes Aluminium leicht schwarz markiert werden, zum Beispiel für die abriebfeste Beschriftung von Smartphone-Gehäusen. Auf Stahl wiederum ist ein schnelles und gegenüber Ätzverfahren korrosionsfreies Anlassbeschriften möglich. Verschiedene Pulslängen zwischen 4 und 200 ns ermöglichen hier ein breites Spektrum an unterschiedlichen Anlassfarben.

Vielseitige Technik

MOPA-Laser

Der MOPA-Laser kann bei rund 20 Watt Dauerstrahlleistung auf acht unterschiedliche Pulsdauern eingestellt werden. Durch die kurze Pulsdauer bei Wiederholfrequenzen von 1,6 kHz bis 1 MHz lässt sich die Laserenergie fein dosieren. Die maximale Energie des einzelnen Pulses liegt bei 1 mJ. Die Menüführung der SpeedMark-Software ermöglicht dazu die einfache Einstellung der Laserparameter auf das Material und das gewünschte Markierungsergebnis. Die Trotec-Lasersoftware bietet zudem eine Vielzahl an intelligenten Funktionen wie die automatische Generierung von Seriennummern und Datamatrix-Codes, lässt sich aber auch an ERP-Systeme anbinden. So können für die Qualitätssicherung wichtige Kennzeichen dauerhaft in die Oberflächen der Produkte eingebrannt werden, um später leicht die in der Datenbank hinterlegten Parameter dazu aufzufinden. Die kompakten Geräte erlauben aber andererseits, auch Kleinserien und individuelle Einzelteilen zuverlässig mit Schrift oder Grafik zu versehen. cs

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