Laser-Bearbeitungszentrum

Um Plagiatorenkämpfe

rechtlich abzusichern, empfiehlt es sich, seine Waren zu markieren. Besonders im Zusammenhang mit der Produkthaftung verschärft sich die Forderung, auch einzelne Bauteile und Komponenten so zu kennzeichnen, dass ihre Herkunft noch nach Jahren nachvollziehbar ist. Die Produktkennzeichnung durch Markieren und Beschriften erfüllt damit wichtige Funktionen sowohl in der Produktionstechnik und im Qualitätsmanagement als auch in der Sicherheitstechnik und beim Schutz gegen Produktpiraterie. Die Forderungen reichen hier so weit, dass der Hersteller bei eventuellen Reklamationen das Bauteil anhand eindeutiger Beschriftungen bis zum Produktionszeitpunkt bzw. bis zur Produktionscharge zurückverfolgen kann. Da die Produkte im Zuge der immer weiter voranschreitenden Miniaturisierung immer kleinere Dimensionen erreichen, werden auch Markierungen immer kleiner. Zu den derzeit auch der breiten Öffentlichkeit bekannten Bereichen, in denen die Miniaturisierung immer weiter voranschreitet, gehören zum Beispiel die Halbleiterindustrie und die Medizintechnik. Mitunter werden Markierungen und Beschriftungen auch aus Sicherheitsgründen oder um das ästhetische Erscheinungsbild nicht zu stören so klein ausgeführt, dass sie nicht mit freiem Auge sondern nur mit entsprechenden optischen Einrichtungen lesbar sind. Die Miniaturisierung von Bauteilen bringt es aber auch mit sich, dass Bearbeitungen wie etwa Bohrungen mit hoher Präzision im Mikrometerbereich durchgeführt werden müssen. Die teilweise großen Stückzahlen mit unter Umständen auch kurzfristig zu erstellenden Produktvarianten erfordern einerseits erhebliche Bearbeitungsgeschwindigkeiten und andererseits eine hohe Flexibilität des Laser-Bearbeitungssystems. Mit seinem direkt in die 2- und 3D-Scanner integrierten Laser ist das Wombat All-in-one-Laser-Bearbeitungssystem eine kompakte, unkompliziert bedienbare All-In-One-Lösung für eine Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen. Die Neuentwicklung zielt vor allem auf Einsätze in der Dünnfilm-Photovoltaik, beim Mikrostrukturieren, Lasertrimmen, Markieren im und auf Glas, Gravieren sowie Beschriften und Markieren von ID-Karten und Sicherheitsetiketten etc.

Anzeige

Unverwischbare Markierungen

Beim All-In-One-Laser-Bearbeitungssystem Wombat sind sowohl der Bearbeitungslaser des Typs Explorer als auch das optische 2D- oder 3D-Scannersystem in einem einzigen Modul integriert

In diesem Bearbeitungssystem sind sowohl der Bearbeitungslaser des Typs Explorer als auch das optische 2D- oder 3D-Scannersystem in einem einzigen Gerät integriert. Die Festkörper-Laserquelle des Explorers erzeugt ultraviolette und grüne Laserstrahlen mit großer Puls-zu-Puls-Stabilität und hohen Wiederholungsraten. Die Kombination der beiden Funktionskomponenten von Newport Spectra-Physics und Arges ergibt ein vielfältig einsetzbares Laser-Bearbeitungssystem mit besonders kompakter Bauweise. Das System punktet bei anspruchsvollen Anwendungen: so etwa beim Markieren und Beschriften von Stahl und anderen Metallen, dem Mikrobohren von Molybdänfolien und Glas, beim Markieren im Inneren von gläsernen oder anderen transparenten Werkstücken usw. Auf diese Weise werden zum Beispiel in der Photovoltaik Dünnfilm-Solarpanels unverwischbar markiert. Der Laser ermöglicht dauerhaftes, unverwischbares Markieren. Den nötigen Kontrast der Markierung gegenüber dem Untergrund kann der Laser auf mehrere Arten erreichen: Bei Kunststoffen erzeugt er den Kontrast meist durch einen Farbumschlag des Materials, bei Metallen durch thermisch erzeugte Anlassfarben. Im Unterschied zum laserunterstütztem Gravieren oder Abtragen entstehen bei diesen beiden Verfahren weder Grate noch Raupen oder Furchen auf der markierten Oberfläche. Generell punktet der Laser als Werkzeug gegenüber anderen Bearbeitungsverfahren unter anderem durch berührungslose Arbeitsweise und einem genau auf die Bearbeitung abgestimmten Energieeintrag. Außerdem ist der Laserstrahl auf äußerst kleine Arbeitspunkte fokussierbar. Das Werkstück nimmt also nicht mehr Wärme auf, als es die Bearbeitung erfordert. Damit werden thermische Schäden vermieden. Zur Mikrobearbeitung ist neben einem präzisen Scansystem auch eine sehr hohe Strahlqualität und -stabilität unabdingbar. Der in den Wombat integrierte diodengepumpte Festkörperlaser Explorer wurde von wurde von Newport Spectra-Physics speziell für diesen Applikationsbereich entwickelt. Er zeichnet sich durch besonders hohe zeitliche und räumliche Strahlstabilität bei allen drei verfügbaren Wellenlängen aus (349, 355 und 532 nm). Die verschiedenen eingesetzten Laserkristalle (Nd:YLF, Nd:Vanadat) bieten eine große Bandbreite einstellbarer Laserparameter.

Hohe Stabilität

Der Laser wird von einem aktiven Güteschalter (Q-Switch) gesteuert und emittiert Laserstrahlung im Grund-Mode TEM00. Im Strahlquerschnitt hat die Energieverteilung also die Form einer regelmäßigen, glockenförmigen Gauß-Verteilung. Zusammen mit der optimal angepassten Optik und Strahlablenkungseinheit des Wombat ermöglicht dies eine sehr kleine Fokussierung und eine Bearbeitung mit hoher räumlicher Auflösung. Mit Abweichungen von weniger als drei Prozent weist der Laser auch bei hohen Pulsfolgefrequenzen eine gute Puls-zu-Puls-Stabilität auf. Die mittlere Leistung weicht auch über längere Zeiträume nur um weniger als zwei Prozent vom Ausgangswert ab. Für wechselnde applikationsabhängige Anforderungen lassen sich Wiederholungsrate und Pulsenergie über die Laser-Applikationssoftware "InScript" schnell und unkompliziert einstellen. Die präzise zeitliche Ansteuerung des aktiven Q-Switch über den integrierten Scanner-Controller ASC ermöglicht eine exakte Synchronisation von Laserpulsen und Spiegelbewegungen mit einem Jitter unter +/- 0,5 ns. Weiterhin bietet der aktive Q-Switch den Vorteil einer konstanten Pulsenergie über einen breiten Pulsfrequenzbereich. Mit Nd:YLF als Lasermedium arbeitet das System mit einer Wellenlänge von 349 nm. Es liefert eine Pulsenergie von bis zu 120 Mikrojoule (µJ), Pulsdauern unter fünf Nanosekunden bei Pulsfolgefrequenzen von Einzelpuls bis zu fünf Kilohertz. Das Design des Laserresonators (mit so genannter Intra-Cavity Verdoppelung und Verdreifachung der Laserstrahlung) stellt sicher, dass Änderungen der Pulsenergie und der Pulsfrequenz keinen oder nur einen minimalen Einfluss auf die Parameter des UV-Laserstrahls haben. Die Pulsenergie wird fortlaufend gemessen und die Messwerte mit der Energie der abgegebenen Pulse abgeglichen. Die exakte Erfassung und Steuerung der Pulse ermöglicht die perfekte Unterdrückung von Erstpulsen sowie das Selektieren von Puls-Bursts mit konstanter Energie. Für Pulsfolgefrequenzen zwischen 20 und 150 kHz wird Nd:Vanadat als aktives Lasermedium eingesetzt. Dieses Medium kann Laserstrahlung mit einer mittleren Leistung von zwei Watt bei Wellenlängen von 532 nm und bis zu 500 mW bei 355 nm emittieren. Um jedem Anforderungsprofil in möglichst vielen Aspekten zu entsprechen, stehen unterschiedliche Aperturen zur Verfügung. Der Anwender kann den Akzent auf hohe Scangeschwindigkeit, kleinste Spotdurchmesser oder große Bearbeitungsfelder legen und zwischen telezentrischen und nicht telezentrischen Fokussieroptiken wählen. Die 2D-Ausführungen mit den Aperturen 11 und 16 mm werden üblicherweise mit F-Theta-Linsen ausgerüstet. Die telezentrischen Ausführungen, bei denen der Laserstrahl auch in den Ecken des Scanfeldes immer senkrecht auf der Werkstückoberfläche auftrifft, eignen sich besonders für die Tiefengravur und andere abtragende Laserverfahren. Mit dem optional einsetzbaren schnellen Fokus-Translator (Z-Achse) kann bei diesen Anwendungen der Fokusbereich präzise nachgestellt werden, um tiefere Strukturen herzustellen. Die 3D-Modelle mit einer Apertur von 21 mm sind serienmäßig mit einem Fokus-Translator ausgestattet und können daher auf F-Theta-Linsen zur Fokussierung ganz verzichten. Die große Apertur erlaubt mit dem optimierten Fokussiersystem außerordentlich große Arbeitsvolumina von 250 x 250 x 100 mm und gleichzeitig sehr kleine Spots, die mit F-Theta-Linsen nicht realisierbar wären.

Vielseitig anwendbar

Neben den bereits erwähnten Metallen und Kunststoffen lassen sich auch transparente Werkstoffe wie Glas, Brillanten und andere Kristalle beschriften oder kennzeichnen. Fein fokussierte, hochenergetische Pulse ermöglichen es, in diesen Materialien Markierungen auch im Inneren zu erzeugen. Innengravuren unterhalb der Werkstückoberfläche sind auch bei langjähriger Einwirkung aggressiver Umgebungseinflüsse nicht verwischbar. Auf diese Weise erhalten auch Flachbildschirme, Displays und Dünnfilm-Solarpanels eindeutige Kennzeichnungen für die Verdrahtung. Derartige Kennzeichen bieten außerdem einen nicht veränderbaren Plagiatschutz. Beim Mikrobohren von Glas können durch den UV-Laser Explorer insbesondere die sehr aufwendigen und auch wesentlich teureren Excimerlaser ersetzt werden. Weitere Anwendungen finden sich bei der Herstellung mechatronischer und elektronischer Bauteile für die Industrie und den täglichen Gebrauch durch den Konsumenten: zum Beispiel bei der Produktion von Geräten für Telekommunikation, Optik, Biotechnologie, Medizintechnik, Automobilbau oder Flugzeugbau. ee

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Lasys

Laserschneidmaschine mit 35 bis 200 W

Mit Lasermaxx Plott hat Cameo Laser eine Laserschneidmaschine mit Leistung von 35 bis 200 W im Angebot. Das mit DC-Laserquelle ausgestattete CO₂-System ist in vier Größen mit den Bezeichnungen Lasermaxx Plott 60, 70, 100 und 125 mit Arbeitsfeldern...

mehr...
Anzeige
Anzeige

Highlight der Woche

Schneller und kostensicher bauen mit HP3
Mit dem HP3 Stufenmodell bietet die Hinterschwepfinger Projekt GmbH einen bewährten und ganzheitlichen Lösungsweg für den Neubau, die Erweiterung oder die Modernisierung von Produktionsstandorten an. Bauvorhaben lassen sich damit nicht nur kostensicher realisieren, sondern auch schneller und zukunftsrobuster, was spätere Anpassungen oder Erweiterungen angeht.  

Zum Highlight der Woche...