Drei wesentliche Lasermarkierungssysteme erklärt

Maskenmodus-Lasermarkierungssystem (Projektionsmarkierung)

Besteht aus Laser, Maske, Abbildungslinse. Prinzip: Teleskop-erweiterter Laserstrahl wird gleichmäßig auf vorgefertigte Maske projiziert. Licht tritt durch gravierte Bereiche. Maske-Muster wird durch Linse auf Werkstück (Brennebene) abgebildet. Jeder Puls formt meist eine vollständige Marke. Bestrahlte Materialoberfläche erhitzt schlagartig → Verdampfung oder chemische Reaktion/Farbumschlag → klar unterscheidbare Marke. Meist CO2- oder YAG-Laser. Hauptvorteil: Ein Laserpuls erzeugt komplette Marke mit mehreren Symbolen gleichzeitig → hohe Markiergeschwindigkeit. Für Hochvolumenprodukte: Direktmarkierung auf Fertigungslinie. Nachteile: Geringe Flexibilität, niedrige Energieausnutzung.

Array-Lasermarkierungssystem

Mehrere kleine Laser emittieren gleichzeitig Pulse. Nach Spiegel/Fokuslinse: Mehrere Laserpulse ablieren (schmelzen) Materialoberfläche → gleichmäßige kleine Grübchen. Jedes Zeichen/Muster = diese kleinen runden Grübchen, typisch 5 Punkte horizontal, 7 vertikal → 5×7-Array. Meist niederleistungsgepulste RF-erregte CO2-Laser. Markiergeschwindigkeit bis 6000 Zeichen/s – ideal für Hochgeschwindigkeits-Online-Markierung. Nachteil: Nur Punktzeichen, nur 5×7-Auflösung.

Scanning-Lasermarkierungssystem

Drei Komponenten: Computer, Laser, XY-Scaneinheit. Prinzip: Markierinformation in Computer eingeben. Computer steuert Laser & XY-Scanner per Vorprogramm → spezielles Optiksystem lenkt hochenergetischen Laserfleck über Bearbeitungsoberfläche → Marke entsteht.

XY-Scaneinheit meist zwei Strukturtypen:

1. Mechanisches Scannen. Kein Spiegelwinkelwechsel, sondern mechanische XY-Translation des Spiegels → Laserstrahlposition zum Werkstück ändert. XY-Mechanik meist modifizierter Plotter. Prozess: Laserstrahl → Spiegel → Umlenkung → Lichtfeder (Fokuslinse) → Werkstück. Plotter-Federarm trägt Spiegel, bewegt sich nur X-Richtung; Lichtfeder mit oberem Spiegel (fest verbunden) nur Y-Richtung. Unter Computersteuerung (Parallelport-Ausgabe) → Lichtfeder Y-Bewegung + Federarm X-Bewegung → Laser erreicht beliebigen Punkte in Ebene → beliebige Grafik/Text markierbar.
2. Galvanometer-Scannen. Hauptkomponenten: Laser, XY-Umlenkspiegel, Fokuslinse, Computer. Prinzip: Laserstrahl trifft zwei Spiegel (Galvanometer), Spiegelwinkel computersteuerbar. Zwei Spiegel scannen unabhängig X- und Y-Achse → Laserstrahlablenkung → Fokuspunkt gegebener Leistungsdichte bewegt sich auf Markiermaterial nach Vorgabe → permanenter Markierungseffekt. Fokusfleck rund oder rechteckig.

Im Galvanometer-Lasermarkiersystem: Vektorgrafik/Text nutzbar. Grafikverarbeitung per Grafiksoftware am Computer – hohe Zeicheneffizienz, gute Grafikgenauigkeit, keine Verzerrung. Deutliche Qualitäts-/Geschwindigkeitssteigerung der Lasermarkierung. Gleichzeitig auch Punktmatrix-Markierung möglich – sehr geeignet für Online-Markierung. Je nach Fördergeschwindigkeit: Ein oder zwei Galvanometer. Gegenüber Array: Mehr Punktmatrix-Info markierbar – Vorteil bei chinesischen Zeichen.

Galvanometer-Scanning-Lasermarkiersystem nutzt meist kontinuierlich optisch gepumpten Nd:YAG-Laser (1,06 μm). Ausgangsleistung 10–120 W. Continuous oder Q-geschaltet. Entwickelte RF-erregte CO2-Laser auch in Galvanometer-Scanning-Markierern.

Galvanometer-Scanning-Markierung: Vektor- & Punktmatrixmarkierung, breiter Anwendungsbereich, einstellbarer Markierbereich, schnelle Ansprechzeit, hohe Markiergeschwindigkeit (hunderte Zeichen/Sek.), hohe Markierqualität, gute Optikpfadabdichtung, starke Umgebungsanpassung → Mainstream-Produkt, zukünftige Entwicklungsrichtung, breite Anwendungsaussichten.

Markierlaser hauptsächlich: Nd:YAG & CO2. Nd:YAG-Laserstrahl wird von Metallen & den meisten Kunststoffen gut absorbiert. Kurze Wellenlänge (1,06 μm), kleiner Fokusfleck → ideal für hochauflösende Metallmarkierung. CO2-Laser: 10,6 μm. Holz, Glas, Polymere, transparente Materialien absorbieren gut → besonders für Nichtmetallmarkierung geeignet.

Nachteil Nd:YAG/CO2: Thermische Schädigung/Diffusion stark, Heißkanten-Effekt oft → unscharfe Marke. Im Gegensatz: Ultraviolett (Excimer-Laser) → Material nicht erhitzt, nur Oberfläche verdampft, photochemischer Effekt an Oberflächengewebe → Marke auf Oberfläche. Excimer: Markenkanten sehr scharf. Hohe UV-Absorption → Laserwirkung nur äußerste Materialsclicht, fast keine Brandschädigung → Excimer für Materialmarkierung besser geeignet.