Alles, was Sie über Lasermarkierungsmaschinen für Metall und Kunststoff wissen müssen

Sie kennen diese permanenten, gestochen scharfen Markierungen von allem Möglichen, von chirurgischen Instrumenten bis hin zu Smartphone-Hüllen. Sie verblassen nicht, kratzen nicht ab und nutzen sich nicht ab. Das ist Lasermarkierung in Aktion, und sie ist viel zugänglicher, als die meisten Hersteller denken.

Die richtige Lasermarkierungsmaschine kann Ihre Produktionskosten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um bis zu 60 % senken. Aber Vorsicht: Bei der falschen Wahl verschwenden Sie Zehntausende Euro für Geräte, die Ihre Materialien nicht verarbeiten können. Wir erklären Ihnen alles, was Sie wissen müssen.

Wie die Lasermarkierung auf verschiedenen Materialien funktioniert

Beim Lasermarkieren wird die Oberfläche eines Materials verbrannt, geschmolzen oder chemisch verändert, um dauerhafte Markierungen zu erzeugen. Das Verfahren klingt einfach. Ist es aber nicht.

Verschiedene Materialien reagieren völlig unterschiedlich auf Laserenergie. Metalle absorbieren Wärme und oxidieren , wodurch kontrastierende Spuren durch Farbveränderungen oder Oberflächenätzung entstehen. Man kann sich das wie kontrolliertes Rosten in mikroskopischer Geschwindigkeit vorstellen. Kunststoffe hingegen reagieren durch einen Prozess namens Schäumen oder Karbonisieren, bei dem die Laserenergie molekulare Bindungen aufbricht und die Materialstruktur verändert.

Die eigentliche Magie geschieht auf der Wellenlängenebene.

Die Metallmarkierung erfolgt mittels Faserlaser (typischerweise 1064 nm Wellenlänge), dessen Licht von Metallen effizient absorbiert wird. Der Laserstrahl erhitzt die Oberfläche und bewirkt so Oxidation oder Temperung. Dadurch entstehen dunkle Markierungen auf hellen Metallen bzw. helle Markierungen auf dunklen Metallen. Edelstahl verfärbt sich schwarz. Aluminium bleibt weiß oder grau. Die Markierungstiefe beträgt selten mehr als 0,025 mm, die Markierung selbst ist jedoch dauerhaft.

Die Kennzeichnung von Kunststoffen erfordert ein anderes Verfahren. CO₂-Lasermarkierungsmaschinen (Wellenlänge 10.600 nm) eignen sich am besten für die meisten Kunststoffe, da diese Wellenlänge von organischen Materialien absorbiert wird. Der Laser erzeugt Kontrast durch:

● Schaumbildung – Unter der Oberfläche bilden sich Gasblasen, die hellere Markierungen erzeugen.

● Karbonisierung – Das Material verbrennt leicht und erzeugt dunklere Flecken.

● Farbveränderung – Einige Kunststoffe verändern ihre Farbe, ohne dass die Oberfläche beschädigt wird.

Hier kommt es auf die Materialzusammensetzung an. ABS schäumt hervorragend und erzeugt erhabene weiße Stellen. Polycarbonat karbonisiert und verfärbt sich dunkel. Acryl kann je nach Einstellung beides bewirken.

Manche Kunststoffe enthalten Additive, die speziell für die Reaktion mit Lasern entwickelt wurden. Diese „laserempfindlichen“ Materialien ermöglichen saubere Markierungen bei niedrigeren Leistungsstufen und reduzieren die Produktionszeit um bis zu 40 %.

Arten von Lasermarkierungsmaschinen

Drei Hauptlasertypen dominieren die Markierungsindustrie. Jeder von ihnen hat Stärken, die ihn perfekt für bestimmte Materialien und Anwendungen machen.

Faserlaser-Markiermaschinen sind der Standard in der Metallmarkierung. Sie erzeugen einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm durch eine mit Seltenerdelementen wie Ytterbium dotierte optische Faser. Diese Maschinen markieren Metalle schneller und tiefer als alle anderen Verfahren. Man findet sie in Automobilwerken, der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie bei Herstellern medizinischer Geräte.

Die Vorteile liegen auf der Hand. Faserlaser-Markiermaschinen sind nahezu wartungsfrei (keine Spiegeljustierung, kein Nachfüllen von Gasen), verbrauchen weniger Energie als ältere Technologien und liefern Markierungen in Millisekunden. Ihre Strahlqualität bleibt über 100.000 Betriebsstunden konstant.

CO2-Lasermarkierungsmaschinen dominieren den Markt für Kunststoffe und organische Materialien. Diese Maschinen erzeugen eine Wellenlänge von 10.600 nm durch Anregung von CO2-Gas mittels elektrischer Entladung. Die längere Wellenlänge wird von Kunststoffen, Holz, Leder, Glas und Gummi gut absorbiert.

CO2-Systeme eignen sich hervorragend zum Markieren von Verpackungen, zum Erstellen detaillierter Grafiken auf Acryldisplays und zum Gravieren von Holzprodukten. Der Strahl erzeugt saubere, scharfe Markierungen ohne die thermische Belastung, die hitzeempfindliche Kunststoffe beschädigen könnte.

UV-Lasermarkierungsmaschinen verfolgen einen völlig anderen Ansatz. Diese „Kaltmarkierungssysteme“ arbeiten mit einer Wellenlänge von 355 nm und spalten Molekülbindungen durch photochemische Reaktionen anstatt durch Hitze. Dadurch eignen sie sich optimal für die Markierung.

● Empfindliche Elektronik und Leiterplatten

● Medizinische Silikonqualität und Katheter

● Pharmazeutische Verpackungen, die nicht hitzebeständig sind

● Glasfläschchen und Ampullen

LEAD TECH 10W UV-Lasermarkierungsmaschine

LEAD TECH 5W UV-Lasermarkierungsmaschine

Anwendungsbereiche in der gesamten Fertigungsindustrie

Lasermarkierungsmaschinen kommen überall dort zum Einsatz, wo dauerhafte Kennzeichnung wichtig ist. Manche Branchen sind jedoch stärker auf sie angewiesen als andere.

Automobilhersteller kennzeichnen alles, vom Motorblock bis zum Kabelbaum. Fahrgestellnummern, Teilenummern, Chargencodes und Rückverfolgbarkeitsdaten werden in Bauteile eingraviert, die jahrzehntelang Hitze, Vibrationen und Chemikalien standhalten müssen. Die Kennzeichnungen müssen die Lebensdauer des Fahrzeugs überdauern. Herkömmliche Etiketten versagen. Laserkennzeichnungen hingegen nicht.

Medizinproduktehersteller unterliegen noch strengeren Anforderungen. Die FDA schreibt die eindeutige Produktkennzeichnung (UDI) für chirurgische Instrumente, Implantate und Diagnosegeräte vor. Lasermarkierungen erzeugen biokompatible Kennzeichnungen auf Titanimplantaten, chirurgischen Instrumenten aus Edelstahl und Polymerkathetern, ohne die Sterilität oder die Patientensicherheit zu beeinträchtigen.

Die Elektronikfertigung nutzt UV-Lasersysteme zur Markierung von Leiterplatten, Mikrochips und Smartphone-Komponenten. Diese Markierungen sind kleiner als ein Salzkorn, bleiben aber unter Vergrößerung lesbar. Data-Matrix-Codes verfolgen die Komponenten während der Montage, Prüfung und im Kundendienst.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie treibt die Lasermarkierung bis an ihre Grenzen. Teile, die heute markiert werden, könnten noch im Jahr 2075 im Einsatz sein. Die Markierungen müssen daher dauerhaft sein.

● Die Temperatur schwankt zwischen -60 °F und 400 °F.

● Korrosive Kraftstoffe und Hydraulikflüssigkeiten

● Intensive Vibrationen und G-Kräfte

● UV-Strahlung in der Höhe

In Verpackungsbetrieben werden CO2-Lasermarkierungsmaschinen für die Hochgeschwindigkeits-Datumskennzeichnung von Flaschen, Kartons und flexiblen Folien eingesetzt. Produktionslinien mit einer Kapazität von 600 Einheiten pro Minute werden mit Chargennummern und Verfallsdaten versehen, die nicht verschmieren, verblassen oder abgewaschen werden können.

Markenhersteller von Konsumgütern bringen ihre Logos per Laser in ihre Produkte ein, sowohl um ihre Marken zu stärken als auch um Produktfälschungen vorzubeugen. Die dauerhafte Einprägung macht Fälschungen nahezu unmöglich.

Lasermarkierung im Vergleich zu anderen Markierungsmethoden

Herstellern stehen Alternativen zu Lasern zur Verfügung. Diese Alternativen bringen jedoch Kompromisse mit sich, die sich schnell summieren.

Beim Punktstrahlmarkieren wird ein Hartmetall- oder Diamantstift verwendet, der tausende Male pro Sekunde auf die Oberfläche trifft und so durch physische Eindrücke Markierungen erzeugt. Das Verfahren eignet sich gut für dicke Metalle, bei denen die Tiefe wichtiger ist als die Optik. Punktstrahlmaschinen sind in der Anschaffung günstiger und markieren tiefer als Laser.

Die Nachteile sind gravierend. Die Stifte verschleißen alle paar Monate und müssen ersetzt und neu kalibriert werden. Der Aufprall erzeugt Lärm (oft über 80 Dezibel), Spannungsrisse in dünnen Materialien und raue Spuren, die nicht mit der Präzision eines Lasers mithalten können. Kunststoffe lassen sich nicht punktgehämmert bearbeiten, ohne dass sie brechen.

Beim Tintenstrahldruck wird flüssige oder UV-härtende Tinte auf Oberflächen gesprüht. Schnell. Günstig pro Druck. Ideal für Kartons und temporäre Etiketten.

Die Flecken lassen sich abwischen. Lösungsmittel lösen sie auf. UV-Licht lässt sie verblassen. Für Anwendungen, die Dauerhaftigkeit erfordern, ist Tintenstrahldruck daher von vornherein ungeeignet.

Chemisches Ätzen erzeugt Markierungen durch das Einwirken von Säure- oder Laugenlösungen auf abgedeckte Oberflächen. Das Verfahren liefert glatte, tiefe Markierungen auf Metallen, erfordert jedoch Folgendes:

● Umgang mit und Entsorgung von Gefahrstoffen

● Mehrere Prozessschritte (Maskierung, Ätzung, Reinigung)

● Längere Zykluszeiten (Minuten statt Sekunden)

● Qualifizierte Fachkräfte mit Chemiekenntnissen

Umweltauflagen machen das chemische Ätzen zunehmend teurer und rechtlich komplizierter.

Die mechanische Gravur schneidet mit rotierenden Werkzeugen in Materialien. Die Markierungen sind dauerhaft und scharf. Graviermaschinen benötigen jedoch regelmäßige Werkzeugwechsel, können gekrümmte Oberflächen nur schwer bearbeiten und haben Schwierigkeiten mit Materialien, die härter als das Schneidwerkzeug selbst sind.

Technische Spezifikationen, die wirklich zählen

Die Leistungsangaben stehen im Mittelpunkt. Das sollten sie nicht.

Die Laserleistung (gemessen in Watt) beeinflusst die Markierungsgeschwindigkeit, nicht die Markierungsqualität. Ein 20-W-Faserlaser markiert langsamer als ein 50-W-Modell, beide erzeugen jedoch identische Markierungen auf demselben Material. Der Unterschied zeigt sich im Durchsatz, nicht in der Beständigkeit.

Die Strahlqualität ist viel wichtiger, als den meisten Käufern bewusst ist. Der M²-Wert (ausgesprochen „M-Quadrat“) gibt an, wie stark der Laser fokussiert. Niedrigere Werte bedeuten eine schärfere Fokussierung und feinere Details. Ein M²-Wert von 1,0 entspricht einem perfekten Gaußschen Strahl. Werte unter 1,5 liefern eine exzellente Markierungsauflösung.

Eine schlechte Strahlqualität führt zu unscharfen Rändern und ungleichmäßigen Tiefen.

Die Markierungsgeschwindigkeit wird je nach Anwendung in Zeichen pro Sekunde oder Millimetern pro Sekunde gemessen. Faserlaser-Markiermaschinen erreichen typischerweise Geschwindigkeiten von 7.000–10.000 mm/Sekunde. CO₂-Systeme arbeiten mit 2.000–5.000 mm/Sekunde deutlich langsamer. UV-Laser-Markiermaschinen sind mit 500–2.000 mm/Sekunde vergleichsweise langsam.

Doch reine Geschwindigkeit sagt ohne Kontext nichts aus. Ein System, das 200 Teile pro Minute erfasst, klingt beeindruckend, bis man feststellt, dass die eigene Produktionslinie 400 benötigt.

Der Arbeitsbereich definiert die maximale Objektgröße, die Sie markieren können, ohne sie neu zu positionieren. Gängige Größen sind:

● Kleines Format: 100 mm x 100 mm (4" x 4")

● Mittelformat: 200 mm x 200 mm (8" x 8")

● Großformat: 300 mm x 300 mm (12" x 12")

Größere Arbeitsbereiche sind teurer und führen oft zu einer geringeren Fokussiergenauigkeit an den Rändern. Passen Sie die Fläche an die tatsächlichen Teileabmessungen an, anstatt überflüssige Kapazitäten einzukaufen.

Die Fokustiefe bestimmt, wie viel vertikale Abweichung der Laser toleriert, ohne die Markierungsqualität zu beeinträchtigen. Geringe Fokustiefen (1–2 mm) erfordern ebene Oberflächen. Große Fokustiefen (10 mm und mehr) ermöglichen die Bearbeitung von gekrümmten oder unregelmäßigen Teilen ohne Fokussierung.

Die richtige Bewertungsentscheidung treffen

Lasermarkierungsmaschinen ermöglichen eine dauerhafte Kennzeichnung, die dort Bestand hat, wo herkömmliche Methoden versagen. Die Technologie funktioniert. Die Markierungen sind dauerhaft. Der Wartungsaufwand sinkt auf ein Minimum.

Die Wahl hängt vom Material ab. Faserlaser-Markiermaschinen eignen sich für Metalle , CO₂-Systeme für Kunststoffe und organische Materialien. UV-Laser-Markiermaschinen kommen zum Einsatz, wenn Hitzeschäden vermieden werden müssen.

Passen Sie die Spezifikationen an Ihre tatsächlichen Produktionsanforderungen an, nicht an theoretische Maximalwerte. Ein 30-W-Faserlaser, der 150 Teile pro Stunde markiert, ist einem 50-W-System, das die Hälfte der Zeit ungenutzt bleibt, deutlich überlegen. Die Arbeitsbereichsfläche ist nur dann relevant, wenn sie auch vollständig von Ihren Teilen ausgefüllt wird. Die Fokustiefe ist entscheidend beim Markieren gekrümmter Oberflächen oder gestapelter Bauteile.

Der anfängliche Kostenunterschied zwischen den verschiedenen Lasertypen verringert sich, wenn man die Gesamtbetriebskosten über fünf Jahre betrachtet. Faserlaser benötigen keine Verbrauchsmaterialien. CO₂-Systeme müssen mit Gas nachgefüllt und die Spiegel ausgetauscht werden. UV-Laser erfordern regelmäßige Diodenpumpenwechsel.

Beginnen Sie mit Tests an Ihren tatsächlichen Teilen. Die meisten Anbieter von Lasermarkierungen führen vor der endgültigen Bestellung Probemarkierungen durch. So sehen Sie genau, wie Ihre Materialien reagieren, welche Einstellungen optimal sind und ob das System Ihre Geschwindigkeitsanforderungen erfüllt.

Sie möchten Lasermarkierung in Aktion sehen? Entdecken Sie reale Anwendungsbeispiele und Systemfunktionen unter   Die Website von LeadTech . Ihre Herausforderungen im Bereich Kennzeichnung bieten Lösungen, die sich bereits für Hersteller mit denselben Anforderungen bewährt haben.