Ein Lasergravierer ist eine großartige Lösung, um Metallteile dauerhaft mit Barcodes, Etiketten, 2D-Codes, Seriennummern, Logos und Zeichnungen zu kennzeichnen.

Obwohl sowohl Faserlaser, CO2-Laser als auch Diodenlaser zum Gravieren von Metall verwendet werden können, hängt die Art des benötigten Lasergravierers davon ab, wie Sie ihn verwenden möchten.

Wenn es sich um eine Produktionslinie handelt, benötigen Sie wahrscheinlich einen Faserlaser. Wenn es sich um ein kleines Unternehmen oder Heimwerkerprojekte handelt, reicht möglicherweise ein CO2- oder Diodenlaser aus.

Arten von Lasern zum Gravieren von Metall

Während Faserlaser ideal zum Gravieren von Metall sind, können auch CO2-Laser und Diodenlaser zum Markieren von Metall verwendet werden. Sehen wir uns an, wie die einzelnen Metallgravierertypen funktionieren und welche Preisspanne sie haben.

Faserlasergravierer

Faserlaser sind aufgrund ihrer Geschwindigkeit, Präzision und Effizienz die besten Lasergravierer für Metall. Die Laserquelle ist mit Ytterbium (Yb) dotiert, wodurch der Laser eine Wellenlänge von ≈1.064 nm erzeugen kann, die gut mit Metallen reagiert. Ytterbiumdotierte Faserlaser können alle Arten von Metallen gravieren , darunter Aluminium, Stahl, Edelstahl, eloxiertes Aluminium, Magnesium, Blei, Zink und Kupfer.

Faserlaser können an unterschiedliche Gravuranforderungen angepasst werden und bieten drei Verfahren zum dauerhaften Markieren von Metallen:

• Beim Laserätzen werden bei hoher Geschwindigkeit kontrastreiche schwarze und weiße Markierungen erzeugt. Die unterschiedlichen Farben werden durch die Veränderung der Oberflächenmikrostruktur erreicht. Weiß ist das Ergebnis diffuser Reflexionen und Schwarz das Ergebnis eingefangenen Lichts.

• Beim Lasergravieren entstehen tiefe, dauerhafte Markierungen, indem Materialschichten von der Oberfläche verdampft werden. Die entstehenden Markierungen sind abriebfest und halten verschiedenen Nachbehandlungen stand.

• Beim Laserglühen werden schwarze Markierungen unter der Oberfläche erzeugt, wodurch die Oberflächeneigenschaften des Materials wie Korrosionsbeständigkeit erhalten bleiben. Dies geschieht durch langsames Erhitzen von eisenhaltigen Metallen (wie Stahl und Edelstahl) mit einem Laserstrahl. Beim Erhitzen des Metalls diffundiert Sauerstoff unter die Oberfläche, was zu innerer Oxidation führt.

Diese drei Prozesse können mit demselben Laser durchgeführt werden, indem die Laserparameter und die Linsenkonfiguration angepasst werden. Faserlaser sind teurer als andere Lasertypen und besser für industrielle Anwendungen geeignet. Industrielle Laserbeschriftungsmaschinen gibt es ab 120.000 US-Dollar und Desktop-Laser kosten zwischen 5.000 und 25.000 US-Dollar.

Faserlaser können auch zum Gravieren einiger nichtmetallischer Oberflächen verwendet werden, darunter Kunststoffe und Gummi.

CO2-Lasergravierer

CO2-Laser sind nicht ideal zum Gravieren von Metall. Das liegt daran, dass ihre Wellenlänge (≈10,6 µm) von Metalloberflächen nicht effizient absorbiert wird. Nur ein geringer Prozentsatz der Laserenergie wird absorbiert, was eine Laserablation auf Metalloberflächen unmöglich macht.

Obwohl mit CO2-Lasern keine Metalle graviert werden können, können mit ihnen Markierungen auf zwei Arten erzeugt werden:

• Beschichtungsentfernung: CO2-Laser können beschichtete Metallprodukte gravieren, indem sie die Beschichtung selektiv entfernen (oder abbrennen), sodass das blanke Metall freigelegt wird. Beispiele hierfür sind eloxiertes Aluminium und pulverbeschichteter Edelstahl. Bei dieser Methode wird das Metall selbst nicht graviert. Die Markierung entsteht durch den Kontrast zwischen der Beschichtung und dem blanken Metall.

• Bindung: CO2-Laser können zum Gravieren von Metallen ein Markierungsspray (wie CerMark) verwenden. Das Spray verbindet sich durch eine chemische Reaktion mit dem Laserstrahl mit der Oberfläche. Der Rest des Sprays, der nicht verbunden ist, muss manuell entfernt werden. Das Ergebnis ist eine klare schwarze Markierung, die einen guten Kontrast zur blanken Metalloberfläche bildet.

CO2-Laser werden auch zum Gravieren nichtmetallischer Oberflächen wie Holz, Acryl, Silikon, Leder und Vinyl verwendet.

Diodenlasergravierer

Diodenlaser können zum Gravieren von Metallen verwendet werden, wenn die Gravuranforderungen relativ einfach sind und nur eine geringe Leistung erfordern. Diese Lasersysteme der Einstiegsklasse sind günstiger als andere Lasertypen (einige sind für ein paar hundert Dollar erhältlich), haben jedoch eine begrenzte Leistungsabgabe und eine geringere Strahlqualität.

Bei Diodenlasern wird die Wellenlänge durch die Energiebandlücke des Halbleitermaterials bestimmt (also durch die Energiedifferenz zwischen zwei elektronischen Bändern). Obwohl sie in verschiedenen Wellenlängen erhältlich sind, beträgt die ideale Wellenlänge zum Gravieren von Metallmaterialien 1.064 nm.

Abhängig von der Wellenlänge der Diode ist Folgendes möglich:

• Direktmarkierung: Mit der Wellenlänge von 1.064 nm gravieren Diodenlaser Metalloberflächen ähnlich wie Faserlaser. Aufgrund ihrer geringeren Leistung und Präzision sind die Gravuranwendungen jedoch begrenzt.

• Kleben: Bei anderen Wellenlängen (wie etwa blauen Laserdioden zwischen 400 und 500 nm) benötigen Sie in der Regel ein Markierungsspray, um eine Markierung auf Metall zu erzeugen (wie bei CO2-Lasergravierern).

Um eine höhere Präzision zu erreichen, werden manche Diodenlaser in eine Glasfaser eingekoppelt. Diese Laser nennt man fasergekoppelte Diodenlaser . Durch die Faserkopplung kann das von den Diodenlasern erzeugte Laserlicht in die Glasfaser eingespeist werden, was eine bessere Laserstrahlqualität bietet.

11 Faktoren, die die Kosten eines Laser-Metallgravierers beeinflussen

Die Kosten für eine Lasergravurmaschine können zwischen einigen Hundert Dollar und einer halben Million Dollar liegen. Hier sind die Faktoren, die sich auf die Kosten auswirken. Sie helfen Ihnen zu verstehen, warum es sich lohnen kann (oder auch nicht), mehr für einen Laser zu bezahlen.

1. Lasertechnologie: Faserlaser sind teurer, bieten aber eine höhere Präzision, Gravurgeschwindigkeit, Steuerung und Lebensdauer. Sie erfordern außerdem weniger Wartung und verbrauchen weniger Energie. CO2-Laser liegen in Bezug auf die Kosten an zweiter Stelle. Es ist jedoch zu beachten, dass ihre Betriebs- und Wartungskosten höher sind. Diodenlaser sind am günstigsten.

2. Laserleistung: Die Laserleistung ist einer der wichtigsten Faktoren, die den Preis beeinflussen. Leistungsstärkere Laser können Metalloberflächen schneller gravieren, sind aber teurer. In Produktionslinien werden leistungsstärkere Laser benötigt, um Engpässe zu vermeiden und kurze Zykluszeiten einzuhalten.

3. Sicherheitsfunktionen: Jeder Laser, der Metall gravieren kann, kann Augenverletzungen, Hautverbrennungen und Brände verursachen. Auch Staub und Rauch, die beim Metallgravieren entstehen, können für den Bediener gefährlich sein. Einige Laser verfügen über Sicherheitsfunktionen wie Gehäuse der Klasse 1 und Staubabsaugung , die den Preis des Lasers erhöhen, aber die Sicherheit gewährleisten. Andere Laser wie Tisch- und Handlaser bieten wenig oder gar keinen Schutz. Sicherheitsfunktionen erhöhen die Kosten, machen aber Sicherheitsschulungen und Schutzausrüstung überflüssig.

4. Kühlfunktionen: Laser erzeugen Wärme und müssen gekühlt werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Unterschiedliche Laser verfügen über Kühlkomponenten unterschiedlicher Qualität (Lüfter, Kühlkörper, Wasserkühler usw.). Billigere Laser verfügen möglicherweise nicht über eine integrierte Kühlung, was ihre Nutzungsdauer einschränkt.

5. Optische Komponenten: Die Qualität optischer Komponenten spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Leistung des Lasergravurprozesses. Sie beeinflusst Faktoren wie Strahlqualität, Fokuspräzision, Haltbarkeit der Komponenten, Wärmemanagement und Geschwindigkeit. Wenn Ihnen Geschwindigkeit, Wiederholbarkeit und minimaler Wartungsaufwand wichtig sind, sind hochwertige Komponenten unverzichtbar.

6. Automatisierung und Motorisierung: Einige Laser sind als schlüsselfertige Lösungen für Produktionslinien erhältlich. Sie umfassen Funktionen wie automatische Türen , Drehtische und Roboterkompatibilität .

7. Gravurbereich: Die Größe des Gravurbereichs (sowie die Ausrichtung der zu gravierenden Oberfläche) kann bestimmen, welche Projekte möglich sind. Einige Laser können Lasergravuren in einem größeren Arbeitsbereich durchführen, da sie auf einer CNC-Maschine, einem Portalsystem oder einem Roboterarm installiert sind.

8. Benutzeroberfläche: Beim Kauf eines Lasers kann man die Benutzeroberfläche leicht vergessen, aber eine gut gestaltete und benutzerfreundliche Oberfläche kann den Unterschied zwischen einem Laser, den Sie mögen, und einem, den Sie hassen, ausmachen. Dies ist besonders wichtig für Heimwerker und Bastler, die ihre eigenen Laserprozesse programmieren oder anpassen möchten, ohne Laserexperten zu sein.

9. Kommunikation: Wenn Sie eine Produktionslinie betreiben, ist die einfache Integration des Lasers in Ihre Steuerungssysteme von entscheidender Bedeutung. Kommunikationsprotokolle müssen kompatibel sein, damit das Lasersystem die Markierungsinformationen von den Steuerungen der Produktionslinie empfangen kann. Die SPS der Produktionslinie muss außerdem den Markierungsstatus und die Bestätigung erhalten, dass der Markierungsprozess vom Lasersystem abgeschlossen wurde.

10. Robustheit: Komponenten in Industriequalität sind unerlässlich, um Ausfallzeiten in Produktionsumgebungen mit hohem Tempo zu vermeiden, insbesondere in rauen Umgebungen wie Schmelz- und Gießereien.

11. Qualitätskontrolle: Bildverarbeitungssysteme oder Barcode-Lesegeräte können überprüfen, ob die Markierung durchgeführt wurde und den Spezifikationsanforderungen entspricht.