Epoxid-Laserablation: Präzise und dauerhafte Oberflächenbearbeitungstechnologie für widerstandsfähige Beschichtungen

Was ist Epoxid-Laserablation?

Bei der Epoxid-Laserablation wird die Epoxidfarb- bzw. Beschichtungsschicht auf Metall- oder Kunststoffoberflächen mithilfe von Laserenergie selektiv entfernt. Diese Technologie ermöglicht hochpräzise und permanente Kennzeichnungen, ohne auf chemische Lösungsmittel oder mechanische Verfahren wie Schleifen zurückzugreifen. Sie wird vor allem in Branchen eingesetzt, in denen industrielle Beständigkeit kritisch ist, etwa in der Automobil-, Elektronik-, Verteidigungs- und Maschinenbauindustrie.

Warum Laser bei Epoxidbeschichtungen?

Epoxidbeschichtungen werden wegen ihrer chemischen Beständigkeit, mechanischen Härte und Korrosionsresistenz bevorzugt, sind jedoch schwer zu bearbeiten. Die Lasertechnologie überwindet diese Hürden, indem sie ausschließlich den gewünschten Bereich im Mikrometerbereich abträgt. So bleibt die Oberfläche unbeschädigt und es entsteht ein scharfes, kontrastreiches Muster.

Verwendete Lasertypen

• Faserlaser (1064 nm): Die effizienteste Lösung für Epoxidschichten auf Metallsubstraten. Dank hoher Leistungsdichte wird die Beschichtung kontrolliert verdampft.
• UV-Laser (355 nm): Geeignet für wärmeempfindliche Epoxide. Geringe thermische Einwirkung verhindert Randnachdunklung oder Verformung des Substrats.
• CO₂-Laser (10,6 µm): Bietet großflächige Ablation bei auf Kunststoff- oder Verbundoberflächen aufgebrachten Epoxidbeschichtungen.

Vorteile der Epoxid-Laserablation

• Ohne Chemikalien: Kein Bedarf an Lösungsmitteln oder Abrasivstoffen; umweltfreundlich.
• Hohe Genauigkeit: Kontrollierte Ablation im Mikrometerbereich; saubere Ergebnisse selbst bei engen Toleranzen.
• Erhalt der Oberflächenintegrität: Das Grundmaterial bleibt unbeschädigt.
• Hohe Geschwindigkeit: Prozessgeschwindigkeiten bis zu 7000 mm/s mit Galvo-Scanköpfen.
• Automatisierungstauglich: Direkt in die Produktionslinie integrierbar mit den Venox-Lasermarkiersystemen.

Bearbeitungsansätze je nach Epoxidbeschichtung

• Dünnfilm-Epoxid (20–50 µm): In einem Durchgang entfernbar; mit UV-Laser bei niedriger thermischer Einwirkung arbeiten.
• Mittlere Dicke (60–120 µm): Mehrfachdurchgänge (Multi-Pass) und Faserlaser bevorzugt.
• Dicke Beschichtung (150 µm und mehr): Hochleistungs-Faser- oder CO₂-Laser; schichtweise Ablationsstrategie.

Anwendungsbereiche

• Automotive: Abtragen von Epoxidfarbe und Markieren auf Motorblock, Ventildeckel und Karosserieteilen.
• Elektronik: Codierung auf mit Epoxidharz beschichteten Leiterplatten, Steckverbindern und Sensoren.
• Maschinenbau: Laserlogos auf beschichteten Etikettenflächen und Metalltafeln von Industrieausrüstungen.
• Medizintechnik: Saubere Ablation auf Medizinprodukten mit epoxidbasierten Isolations- oder Schutzschichten.
• Luft- und Raumfahrt: Hochpräzise Ablation auf geschützten Titan- und Aluminiumoberflächen.

Prozess der Epoxid-Laserablation

1. Oberflächenanalyse: Bestimmung von Schichtdicke, Pigmenttyp und Substratmaterial.
2. Auswahl der Laserparameter: Optimierung von Leistung (W), Geschwindigkeit (mm/s), Pulsfrequenz (kHz) und Pulsdauer (ns).
3. Fokus und Linsenauswahl: Linse 110×110 mm für kleine Details; 200–300 mm für große Flächen.
4. Multi-Pass-Strategie: Bei dicken Schichten schrittweise Energieerhöhung zur Wahrung der Oberflächengüte.
5. Absaugung und Filtration: Partikel während der Ablation mittels HEPA- und Aktivkohlefiltern erfassen.
6. Qualitätskontrolle: Kontrastverifizierung mit Industriekamera oder spektrophotometrischer Messung.

Technische Parameter (Beispielwerte)

• Faserlaser: 20–50 W Leistung, 500–1500 mm/s Geschwindigkeit, 20–200 kHz Frequenzbereich.
• UV-Laser: 3–10 W Leistung, 100–500 mm/s Geschwindigkeit, 30–100 kHz Frequenzbereich.
• Fokusdistanz: 180–300 mm; je nach Material wird ein Autofokus mit Toleranz von ±2 mm empfohlen.

Oberflächenqualität und optisches Ergebnis

Der Farbkontrast und die Rauheit (Ra-Wert) der Oberfläche nach der Laserablation variieren mit den Parametereinstellungen. Eine Bearbeitung mit niedriger Pulsenergie erzeugt eine homogenere Oberfläche. Für tiefes Abtragen sollte ein Faserlaser mit hoher Pulsenergie gewählt werden.

Qualitätsmessung und Validierung

• Kontrastmessung: Empfohlen ist eine L-Differenz ≥ 40 auf der CIE-L*a*b*-Skala.
• Oberflächenrauheit: Ra ≤ 2 µm (für optische Qualitätsoberflächen).
• Code-Lesbarkeit: Ziel sind die Klassen A oder B gemäß ISO/IEC 15415/15416.

Automatisierung und Integration

Venox-Lasermarkiermaschinen können vollständig mit PLC-, SCADA- und ERP-Systemen integriert betrieben werden. So werden Produktcodes, Losnummern oder dynamische Produktionsdaten automatisch in den Markierprozess übernommen. In Linienintegration sind Encoder-Synchronisation und ein Kameraprüfsystem einsetzbar.

Wartung und Arbeitssicherheit

• Optikreinigung: Regelmäßige Kontrolle von Linse und Schutzglas erhält die Kontrastqualität.
• Filtersystem: Epoxid-Dämpfe müssen mittels Aktivkohlefilter abgeschieden werden.
• Bedienersicherheit: Schutzbrillen passend zur Wellenlänge und Laserschutzeinhausung sind obligatorisch.

Epoxid-Laserablation oder Lack-Laserablation?

Während die Lack-Laserablation auf lackbeschichteten Oberflächen angewendet wird, kommt die Epoxid-Laserablation bei härteren, industriell schützenden Beschichtungen zum Einsatz. Epoxid ist beständiger gegen Abrasion und Wärme, daher ist mehr Energie erforderlich. Das Ergebnis ist jedoch eine langlebigere, mechanisch widerstandsfähigere Markierung.

Fazit

Die Epoxid-Laserablation ist die ideale Lösung für alle industriellen Anwendungen, die hohe Beständigkeit, ein hochwertiges Erscheinungsbild und permanentes Markieren erfordern. Die fortschrittlichen Lasersysteme von Venox liefern selbst auf diesen anspruchsvollen Beschichtungen maximalen Kontrast und exzellente Oberflächenqualität. So können Hersteller chemische und mechanische Abtragsmethoden hinter sich lassen und auf einen effizienteren, umweltfreundlicheren und modernen Produktionsprozess umstellen.