Laserätzen: Ein ultimativer Leitfaden

"Aufgrund seiner langen Lebensdauer ist das Laserätzen zum bekanntesten Verfahren geworden. Es schafft effektiv Muster für die Rückverfolgbarkeit, die mit herkömmlichen Techniken nicht möglich waren."

In der Lasermarkierungsbearbeitungsindustrie ist das Laserätzen eine relativ schnellere und effektivere Technik zum Erstellen von Designs auf Materialoberflächen. Es wird zum Entwerfen von Logomustern, Identifikationsnummern und Barcodes für die Sicherheit und den personalisierten Gebrauch verwendet. Im Vergleich zu anderen herkömmlichen Markierungstechniken wie Drucken usw StempelnLaserätzen bietet Beständigkeit, Rückverfolgbarkeit und einfache Herstellung. Von der Automobil- über die Luft- und Raumfahrtindustrie bis hin zu Teilen für medizinische Zwecke ist die Lasermarkierung in hohem Maße an die Anforderungen dieser Industrie angepasst.

In diesem Artikel stellen wir Ihnen wichtige Informationen zum Laserätzen, seinem Funktionsmechanismus, seinen Vorzügen und Einschränkungen zur Verfügung. Darüber hinaus hilft es Ihnen, den klaren Unterschied zwischen Lasermarkierung, Ätzung und Gravur zu verstehen.

Was ist Laserätzen? 

Beim Laserätzen handelt es sich um eine berührungslose Technik zum Abtragen von Material. Es reproduziert informative Codes und ästhetische Muster auf der Zielmaterialoberfläche. Der Prozess neigt dazu, hohe Impulse des Laserstrahls in der spezifischen mikroskopischen Zone des Teils zu erzeugen. Diese Impulse schmelzen dann die Materialoberfläche und ermöglichen die Absorption von Laserimpulsen. Dadurch entstehen innerhalb weniger Sekunden Vertiefungen, die ästhetischen Wert und Informationen enthalten. 

Laserätzverfahren

Durch das Laserätzen können Ingenieure Teile zur Rückverfolgbarkeit und Sicherheit herstellen, indem sie sie mit Barcodes, Identifikationsnummern und Insignien versehen.

Wie funktioniert er?

Dabei wird ein Laserstrahl geringer Leistung zur Erzeugung von Laserwellen verwendet. In den meisten Fällen werden Faser- oder Ultraviolettlaser zum Verdampfen des Materials verwendet. Es wird ein Schwerpunkt festgelegt, an dem die Ätzung durchgeführt werden soll. Hier ist eine kurze Aufschlüsselung des Laserätzprozesses:

• Zunächst wird mit einer CAD-Software eine vorgegebene Form entworfen, die dann in G-Codes umgewandelt wird.
• Währenddessen reinigt der Bediener die gewünschte Materialbahn sicher von eventuellen Rost- und Staubansammlungen. Sie verwenden Schleifpapier oder ein anderes Spray, um Flecken und Staubflecken zu entfernen.
• Das gewünschte Design wird auf einer Materialplatte platziert, damit ein Laser die Materialoberfläche fokussieren und darauf die gewünschten Muster erzeugen kann.
• Der Laserstrahl erzeugt hochenergetische Impulse, indem er in bestimmten Zeitintervallen mehrere Laserenergiestöße freisetzt.
• Irgendwie werden in wenigen Sekunden 100,000 Energiestöße von einer 100-W-Pulslaser-Ätzmaschine freigesetzt.
• Stellen Sie sicher, dass die Werkbank stabil steht und das Material sicher festhält.
• Bei komplizierten Strukturdesigns wird dem Laserätzen häufig Vorrang eingeräumt.

Laserbeschriftung, -gravur und -ätzung: Sind sie gleich?

Gemeinsam ist, dass sie alle dazu dienen, dauerhafte Markierungen auf Materialoberflächen zu erzeugen. Obwohl diese Prozesse austauschbar verwendet werden, gibt es klare Unterschiede zwischen ihnen. Lass es uns herausfinden;

1. Lasermarkierung

Laserbeschriftung

Lasermarkierung ist ein weiter gefasster Begriff. Es wird als berührungsloser oder Verfärbungsprozess bezeichnet. Im Allgemeinen wird es verwendet, um mithilfe eines konzentrierten Laserstrahls dauerhafte Muster auf Materialoberflächen zu erzeugen. Zum Beispiel; Barcodes, Logos, UID und QR-Codes. Der Laserstrahl wird typischerweise mit gepulsten, Faser-, UV- und kontinuierlichen Lasermaschinen durchgeführt. Zu den gängigen Arten von Lasermarkierungsprozessen gehören: Laserglühen, Ätzen, Gravieren, Kohlenstoffmigration, Schäumen und Färben.

2. Lasergravur

Lasergravur auf Edelstahl

Das Laser-Gravur Das Verfahren ist relativ einfach. Dabei wird Material abgetragen, um eine Vertiefung für 2D- und 3D-Designs zu erzeugen. Lasergravur eignet sich besonders für personalisierte Anwendungen wie Schmuckverzierungen, Seriennummern und Logos. Dieses Verfahren ist haltbarer und kann Metalle bis zu einer bestimmten Dicke gravieren. 0.020" Die Tiefe beträgt 500 Mikrometer. Zu den gängigen Arten der Lasergravur gehören: Laserätzen, Tiefenlasergravur und Laserablation. Laser-Gravur-Maschinen sind mit einer Leistung von 10 bis 100 W erhältlich.

3. Laserätzung

Wie bereits erwähnt, schmilzt die Laserätzung die Materialoberfläche mit einem hochenergetischen Laserstrahl. Sie ist schneller als die Lasergravur. Laserätzung wird häufig bei Metallen wie Aluminium, Kupfer, Edelstahl und Eisen angewendet. Allerdings ist das Verfahren auf wenige Kontraste beschränkt, beispielsweise Weiß-, Schwarz- und Grautöne. Gängige Beispiele sind Barcodes, QR-Codes, Seriennummern, Markenslogans und Motive. 

Was sind die Vorteile des Laserätzens?

Nachfolgend sind einige Vorteile des Laserätzens aufgeführt.

• Das Laserätzen ist ein schnellerer Prozess als andere herkömmliche Techniken.
• Hochwirksam bei der Herstellung von Teilen mit minimalem Werkzeugverschleiß, da kein physischer Kontakt zwischen dem Material und dem Laser besteht.
• Es eignet sich für verschiedene Metalle, Verbundwerkstoffe und Keramiken, wie zum Beispiel Zink, Edelstahl, eloxiertes Aluminium, Acrylglas, Holz und Papier.
• Das Laserätzen ist für 2D- und 3D-Designs äußerst präzise und präzise.
• Es eignet sich gut für die Produktion großer Serien. Darüber hinaus bietet es Anpassungsmöglichkeiten für personalisierte Anwendungen, beispielsweise Geschenke, Schmuckstücke und Accessoires.
• Für die Laserbeschriftung wird nur minimaler Energieaufwand benötigt.  

Was sind die Nachteile des Laserätzens?

Die Nachteile des Laserätzens sind gegeben durch:

• Lasergeätzte Teile sind weniger langlebig und anfällig für Verschleiß.
• Laserätzen eignet sich nur für Faserlaser, da dabei Metalle zum Ätzen verwendet werden, um verschiedene Muster zu erzeugen. 
• Die Laserätzung ist auf wenige Farbkontraste beschränkt, wie zum Beispiel weiße, graue und schwarze Ätzungen.

Kompatible Materialien für die Laserätzung

Durch Laserätzen können Muster auf einer Vielzahl von Materialien erzeugt werden. Die Kompatibilität hängt von den Materialeigenschaften und den Anwendungsanforderungen ab.

Magnesium

Magnesium hat neben anderen Metallen einen niedrigen Schmelzpunkt von 1215 °F. Lasergeätzte Magnesiumteile sind vergleichsweise leichter. Darüber hinaus besitzt Magnesium einen niedrigen Brechungsindex, sodass die Teile keine Vorbehandlung benötigen.

Blei

Blei lässt sich aufgrund seines niedrigen Schmelzpunkts von 621 leicht ätzen°F. Der Laserstrahl reproduziert verschiedene Farbkontraste wie Grau, Weiß und Schwarz. Blei wird überwiegend für Rückverfolgbarkeits- und Identifikationsnummern verwendet.

Aluminium

Eine weitere gängige Legierung für das Laserätzen ist Aluminium. Es hat eine leichte Natur und relativ niedriger Schmelzpunkt von 1216 °F ähnlich wie Magnesium. Die gängigen Aluminiumqualitäten für das Laserätzen sind Al 380 und 6061. Darüber hinaus können mit Aluminium geätzte Teile hohen chemischen und aggressiven sauren Umgebungen standhalten.

Zink

Im Vergleich zu den oben genannten Metallen hat Zink einen relativ niedrigen Schmelzpunkt 786°F. Es findet umfangreiche Verwendung in Druckguss Produkte. Durch Laserätzen können hohe Kontraste auf verzinkten Teilen wie QR-Codes und Barcodes erzeugt werden.

Eloxiertes Aluminium

Eloxiertes Aluminium hat hinsichtlich der Schmelzpunkte ähnliche Eigenschaften wie natürlich oxidiertes Aluminium. Der einzige Unterschied liegt in ihrer Oberflächendicke. Beispielsweise weist das eloxierte Aluminium eine dünne Schicht auf 0.002 – 0.07 mm Aluminiumoxid auf der Außenfläche. Diese Schicht schützt die Oberfläche vor Korrosionsangriffen. Daher, Die oberste Schicht der eloxierten Legierung kann geätzt werden.

Laserbares Messing

Wie der Name schon sagt, verfügt laserbares Messing über schützende Schichten aus Emaille und Lack. Dadurch kann Messing Laserimpulse absorbieren. Typischerweise weist laserbares Messing im Vergleich zu anderen Metalllegierungen einen außerordentlich reflektierenden Index auf. 

Edelstahl

Edelstahl bietet zwei erstklassige Qualitäten für das Laserätzen; 306 und 316. Beim Ätzen von Edelstahl ist Vorsicht geboten. Denn seine äußere Schutzschicht wird beim Ätzvorgang entfernt. Auf diese Weise eignet sich das Laserglühen gut zum Ätzen von Mustern auf Edelstahl.

Anwendungen des Laserätzens

Die Laserbeschriftung findet aufgrund ihrer Genauigkeit, Langlebigkeit und der Möglichkeit, dauerhafte Markierungen zu erzeugen, in verschiedenen Branchen vielfältige Anwendung. Eine gängige Anwendung ist Lasergravur aus EdelstahlDort wird es für Logos, Seriennummern, Produktkennzeichnungen und dekorative Designs verwendet. Hier sind einige der häufigsten Anwendungsgebiete der Lasergravur:

Tabelle: Laserätzanwendungen

Laserschneiddienstleistungen bei Boda

Die Lasergravur ist im Vergleich zu anderen Markierungsverfahren jedoch von entscheidender Bedeutung, da sie mitunter zu Teileverformungen, -verzug und -schrumpfung führen kann. Daher sind höchste Präzision und Genauigkeit unerlässlich. Unsere erfahrenen Fachkräfte und Ingenieure bei Boda stellen sicher, dass Ihr Projekt fachgerecht umgesetzt wird. 

Wir setzen fortschrittliche Technologien und bewährte Verfahren ein, um Ihre Präzisionsanforderungen zu erfüllen. Unsere Anlage fertigt einfache bis komplex geformte Teile aus einer Vielzahl von Materialien unter Einhaltung strenger Qualitätskontrollstandards. Unsere Ätz- und Lasergravur-Service Hilft dabei, klare und dauerhafte Markierungen für verschiedene industrielle und kundenspezifische Anwendungen zu erstellen.

Damit Kontakt aufnehmen bei Fragen und erhalten Sie ein verbindliches Angebot für Ihr Projekt!

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Summieren

Die Lasermarkierung hat sich zu einer weit verbreiteten Technik in der Schönheits-, Kunst- und Fertigungsindustrie entwickelt. Die Lasermarkierung ermöglicht es Konstrukteuren, komplexe Muster auf verschiedenen Materialien von Metallen bis hin zu Kunststoffen zu erstellen. Darüber hinaus bietet es eine zusätzliche Schutzschicht für Materialien vor Korrosion, ohne die tatsächlichen Eigenschaften zu verschlechtern. Durch Laserätzen können hochpräzise Muster mit geringer Energie und minimalem Zeitaufwand erzeugt werden. Die CNC-Integration hat diese Technik weiterentwickelt, um das Design in kürzester Zeit auf den Markt zu bringen. 

Es gibt jedoch einige Einschränkungen, beispielsweise Einschränkungen bei der Verwendung von Faserlasern und Texturen. Wenn Sie jedoch OEM-Experten und Fachleute befragen, können Sie den Weg zu effizienten und kostengünstigen Lasermarkierungslösungen finden.

Häufig gestellte Fragen

Q1. Ist das Laserätzen dauerhaft?

Ja, das Laserätzen hinterließ Spuren mit hoher Rückverfolgbarkeit und Beständigkeit. Die Ätzspuren sind äußerst widerstandsfähig gegen Verschleiß und Schleifmittel. Daher wird es häufig in militärischen und medizinischen Geräten verwendet.

Q2. Welche Faktoren beeinflussen die Wahl des Laserbeschriftungsverfahrens?

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl des richtigen Markierverfahrens folgende Punkte: Erstens die Materialverträglichkeit, die Markiergeschwindigkeit und die erforderliche Markiertiefe.

Q3. Welche Laserstrahlmedien werden in Laserbeschriftungsmaschinen verwendet?

Einige häufig verwendete Lasermedien sind:

• Mit Neodym dotiertes Yttrium
• CO2-Gas
• Organische Farbstoffe in flüssiger Form
• Aluminiumgranat (massiv)

Q4. Welche Materialien sind mit der Laserätzung nicht kompatibel?

Einige Halogenelemente und thermoplastische Materialien sind mit der Laserätzung nicht kompatibel. Diese beinhalten; Polyvinylchlorid, Berylliumoxid und Polyvinylbutyral (PVB).

F5. Können durch Laserätzen Muster auf Glas erzeugt werden?

Ja, Glas kann unabhängig von seiner Form geätzt und graviert werden. Dabei schmelzen Laserpulse und verformen die Glasoberfläche. Dann reagieren verstärkende Metalloxide und im Glas vorhandenes Siliziumdioxid mit Luft und bilden ästhetische Muster. 

F6. Welche Materialien können problemlos lasergeätzt werden?

Die Wahl des geeigneten Materials hängt von den Schmelzpunkten und den Anwendungsanforderungen ab. Einige Beispiele sind: Magnesium, Aluminium, Zink, Blei, Stahl, 

F7. Sind Lasermaschinen teuer?

Nun, es hängt von bestimmten Faktoren ab, wie zum Beispiel dem Lasertyp, der erforderlichen Ätzung und dem Material, auf dem die Ätzung durchgeführt werden soll. Typischerweise kostet eine Lasermaschine zwischen 300 $ bis $ 500,000. Darüber hinaus gibt es auch manuelle und automatisierte Optionen. Die automatische Laserätzung ist genauer, ist jedoch mit hohen anfänglichen Betriebskosten verbunden.

Ressourcen

Martin Ehrhardt, Pierre Lorenz, Klaus Zimmer, (Februar 2012), Oberflächenmodifikation durch Laserätzen unter Verwendung einer oberflächenadsorbierten Schicht: Thin Solid Films: DOI: 10.1016/j.tsf.2012.01.014, abgerufen von Forschung Tor