Markieren, Materialmikrobearbeitung, Oberflächenbearbeitung und Oberflächenfunktionalisierung – das alles geht und zwar laserschnell und auch in der dritte Raumdimension.

Die coolen Kids der Lasermaterialbearbeitung heissen Laserschweissen, Laserschneiden und additive Materialbearbeitung, wie etwa 3D-Druck. In deren Schatten stand das einstmals biedere Laserbeschriften. Simples Gravieren von Zeichen per Laserlicht, wie es einst als zur Kennzeichnung von Stahl entstand. Durch die Evolution von Strahlquellen, Scan- und Steuerungstechnik erobert das Lasermarkieren sich nun jedoch viele andere Anwendungen und Materialien.

Laser ist nicht beschränkt auf festen Satz an Zeichen

Immer mehr Anwender entdecken die Vorteile dieser Technologie: Sie arbeitet schneller, effizienter und produktiver als konventionelle Verfahren. Lasermarkieren kommt zudem vollständig ohne Verbrauchsmaterialien aus – und es ist flexibel: Anders als konkurrierende Verfahren ist der Laser nicht beschränkt auf einen festen Satz an Zeichen und Symbolen, sondern lässt sich frei und bedienerfreundlich programmieren.

Strahlqualität und hohe Pulsspitzenleistungen

Alles begann mit dem Lasergravieren in Stahl – ein in diesem Zusammenhang recht unproblematischem Werkstoff, bei dem man mit infrarotem Laserlicht die besten Ergebnisse erzielt. Nach und nach kamen weitere Materialien hinzu, selbst Metalle mit hohen Reflexionsgraden wie etwa Aluminium, Kupfer oder Gold. Diese absorbieren nur einen geringen Teil der Laserleistung. Der Weg zu effizienten und effektiven Prozessen bei diesen schwierigen Metallen führt über eine kürzere Wellenlänge. Grünes Licht hat dort eine höhere Absorptionsrate.

Für hochqualitative Ergebnisse reicht kurwelliges grünes Licht jedoch nicht alleine aus: Entscheidend sind hier ebenso die Strahlqualität und hohe Pulsspitzenleistungen. Auch die Oberfläche von Keramikbauteilen lässt sich so per Laser gravieren oder gezielt gestalten, sowohl mit infraroten als auch ultraviolettem Licht.

Geometrien sehr flexibel abfahren

Dies kann sowohl auf kleinem als auch auf grossem Raum geschehen und dank der ausgereiften Scannertechnik kann das System Geometrien sehr flexibel abfahren. Auch zur Mikromaterialbearbeitung greifen immer mehr Anwender auf die schon industriell bewährten Markiersysteme zurück und gestalten damit gezielt die Oberflächeneigenschaften ihrer Werkstoffe. Beispielsweise rauen sie Oberflächen auf, damit Klebemittel besser anhaften können, bringen wasserabweisende Strukturen ein oder verbessern das Gleitverhalten geschmierter Teile, um deren Effizienz im Einsatz zu steigern. Markierlaser sind inzwischen also zu einer wunderbaren Plattform herangereift für Applikationsideen – weit über den ursprünglichen Zweck hinaus.

Trumpf Laserbeschriften: Lasermarkieren von 3D Objekten mittels GridGenerator. (Videoquelle: Youtube-Kanal TrumpfTube)

Einen individuellen Data-Matrix-Code gestalten

Der Trend zur vernetzten Produktion ist gleichzeitig ein Trend zu mehr Markierungen in der Produktion. So statten Markierlaser die Werkstücke mit einem individuellen Data-Matrix-Code aus, den die Bearbeitungsmaschinen auslesen können und die Information erhalten, die sie für den kommenden Arbeitsschritt brauchen. Am Schluss der Bearbeitung schreibt ein Markierlaser einen neuen Code und es geht weiter: Vorgenommene Fertigungsschritte, Rückverfolgbarkeit, Auftragsnummer, Qualitätskontrolle – alle denkbaren Informationen lassen sich so auf wenigen Quadratmillimetern unterbringen, dauerhaft und beständig auf der Oberfläche, ohne diese zu verändern. Mit diesen Eigenschaften sind sie zum Beispiel RFID-Chips überlegen, die an dem Werkstück angebracht werden müssen, abfallen können und strapaziöse Bearbeitungsschritte wie etwa Glühen oder Härten nicht überstehen.

Fast wartungsfreie Plug & Play-Systeme

Unterstützt wird dieser Trend dadurch, dass Markierlasersysteme immer kompakter und einfacher zu integrieren werden. Sie lassen sich wie Bürodrucker aufstellen, einfach in Prozessketten einfügen, mobil zwischen unhandlichen Bauteilen hin- und herbewegen oder direkt in Bearbeitungsmaschinen integrieren. Dabei sind es geschlossene, fast wartungsfreie Plug & Play-Systeme, die beim Bediener so gut wie keine Erfahrung mit Lasertechnik voraussetzen.

Markierungen auch auf dreidimensionalen Bauteilen ohne Umweg

Moderne Scan- und Steuerungstechnik ermöglichen es, die Position des Fokus und die eingebrachte Energiemenge mit enormer Präzision zu kontrollieren – nicht nur in der Fläche, sondern auch im Raum. Unterstützt durch spezielle Software, die den Fokuspunkt entlang der z-Achse verschieben kann, entstehen so perfekt lesbare Markierungen auch auf dreidimensionalen Bauteilen – direkt und ohne Umwege. Die Software sorgt dafür, dass während des 3D-Markiervorgangs die Leistungsdichte unverändert hoch und die Laserparameter konstant bleiben.

Markierinhalt automatisch korrekt positionieren

Bildverarbeitungssysteme erhöhen die Qualität zusätzlich und leisten einen wertvollen Beitrag zur Dokumentation. Durch die Linse hindurch blickt das System direkt auf den Markierprozess. Es erkennt die tatsächliche Lage des Bauteils anhand von definierten Konturen und positioniert den Markierinhalt automatisch korrekt. Zudem kann es die Werkstückoberfläche detektieren und mit Hilfe einer Autofokusfunktion den richtigen Arbeitsabstand einstellen. Die Bildverarbeitung ist zudem zusätzlich in der Lage, Codes zu erkennen, auszulesen und ihre Qualität zu beurteilen. Auf Wunsch kann solch ein System automatisch Prozessdaten dokumentieren und in der vernetzten Produktion Folgeschritte veranlassen.