Was ist Faserlaser-Markierung? Einsatzbereiche bei der Metallmarkierung und Systemauswahl
Die Faserlaser-Markierung ist eine industrielle Lasertechnologie, die insbesondere zur dauerhaften, schnellen und präzisen Kennzeichnung von Metalloberflächen eingesetzt wird. Seriennummern, Logos, Barcodes, QR-Codes, DataMatrix-Codes, Produktionsdaten, Teilenummern und technische Informationen können direkt auf die Produktoberfläche aufgebracht werden.
Faserlasersysteme werden aufgrund ihrer hohen Strahlqualität, ihrer schnellen Arbeitsweise, ihres geringen Wartungsbedarfs und ihrer Eignung für die Automatisierung in vielen Fertigungsbranchen bevorzugt. Insbesondere bei Anwendungen, bei denen Metallteile identifiziert und rückverfolgt werden müssen, kommen sie häufig zum Einsatz.
Bei der Auswahl eines Faserlaser-Markiersystems reicht es jedoch nicht aus, ausschließlich die Laserleistung zu berücksichtigen. Die Art des zu markierenden Materials, die Oberflächenbeschichtung, die gewünschte Markiertiefe, die Produktionsgeschwindigkeit, der Markierbereich und die Frage, ob das System in eine Produktionslinie integriert werden soll, müssen gemeinsam bewertet werden.
Eine korrekt konfigurierte Faserlaser-Markiermaschine kann sowohl als eigenständige Arbeitsstation als auch als Bestandteil einer automatisierten Produktionslinie eingesetzt werden.
Wie funktioniert die Faserlaser-Markierung und für welche Materialien wird sie eingesetzt?
Funktionsprinzip der Faserlasertechnologie
Bei Faserlasersystemen wird der Laserstrahl über eine faseroptische Struktur erzeugt und mithilfe optischer Komponenten auf die zu markierende Oberfläche gelenkt. Die hohe Energiedichte des Laserstrahls kann kontrollierte physikalische oder chemische Veränderungen auf der Materialoberfläche erzeugen.
Das Ergebnis des Markiervorgangs variiert je nach verwendetem Material und den eingestellten Laserparametern. Bei einigen Anwendungen entsteht eine Farbveränderung oder ein Kontrast auf der Oberfläche, während bei anderen Anwendungen kontrolliert Material von der Oberfläche abgetragen wird, um eine Gravur oder Tiefenmarkierung zu erzeugen.
Das Galvo-Scansystem ermöglicht es dem Laserstrahl, sich mit hoher Geschwindigkeit über die Oberfläche zu bewegen. Dadurch können komplexe Formen, Texte, Logos und Codes in kurzer Zeit bearbeitet werden.
Welche Metalle können mit einem Faserlaser markiert werden?
Die Faserlaser-Markiertechnologie kann insbesondere bei metallischen Werkstoffen sehr gute Ergebnisse erzielen. Zu den geeigneten Materialien können Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium, eloxiertes Aluminium, Messing, Kupfer, Titan und verschiedene Metalllegierungen gehören.
Allerdings können selbst Produkte innerhalb derselben Metallgruppe unterschiedliche Oberflächeneigenschaften aufweisen. Beschichtungen, Lackierungen, Oxidschichten, Legierungsanteile oder die Oberflächenrauheit können das Markierergebnis beeinflussen.
Aus diesem Grund ist es wichtig, vor der Systemauswahl nach Möglichkeit einen Mustertest am realen Produkt durchzuführen.
Faserlaser-Markierung auf Edelstahl
Edelstahl gehört zu den Materialien, bei denen die Faserlaser-Markierung häufig eingesetzt wird. Seriennummern, Logos, Barcodes, DataMatrix-Codes oder technische Informationen können auf dem Produkt angebracht werden.
Je nach Anwendungsparametern können kontrastreiche Markierungen, Farbveränderungen oder gravurähnliche Ergebnisse auf der Oberfläche erzeugt werden. Insbesondere in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, in der Medizintechnik, bei Hausgeräten und bei industriellen Komponenten ist die Edelstahlmarkierung weit verbreitet.
Die Tiefe und das Erscheinungsbild der Markierung werden neben der Laserleistung auch durch Scangeschwindigkeit, Frequenz, Fokussierung und Pulseigenschaften beeinflusst.
Faserlaser-Markierung auf Aluminium
Aluminium und eloxiertes Aluminium gehören zu den wichtigen Anwendungsbereichen von Faserlasersystemen. Insbesondere bei Elektronikgehäusen, Maschinenteilen, industriellen Etiketten und technischen Komponenten kann die Lasermarkierung bevorzugt werden.
Auf eloxierten Oberflächen können abhängig von den Eigenschaften der Beschichtung kontrastreiche Markierungen erzielt werden. Bei unbehandeltem Aluminium können dagegen je nach gewünschtem Erscheinungsbild und Oberflächeneffekt andere Parameter erforderlich sein.
Aus diesem Grund sollte die Produktvielfalt, die innerhalb desselben Systems verarbeitet werden soll, im Voraus bewertet werden.
Anwendungen auf Stahl, Messing und Kupfer
Auch Metalle wie Kohlenstoffstahl, Messing und Kupfer können mit geeigneten Faserlaserparametern markiert werden. Lasermarkierung kann insbesondere auf mechanischen Teilen, Verbindungselementen, elektrischen und elektronischen Komponenten sowie industriellem Zubehör eingesetzt werden.
Bei stark reflektierenden Materialien wie Kupfer müssen die Laserparameter möglicherweise besonders sorgfältig festgelegt werden. Die Bearbeitungsqualität steht in direktem Zusammenhang mit der verwendeten Laserquelle und dem optischen System.
Aus diesem Grund sollte das System unter Berücksichtigung der für die Anwendung erforderlichen Markierqualität, Geschwindigkeit und Tiefe konfiguriert werden.
Worauf sollte bei der Auswahl einer Faserlaser-Markiermaschine geachtet werden?
Wie wird die Laserleistung bestimmt?
Faserlaser-Markiermaschinen können mit unterschiedlichen Leistungsoptionen angeboten werden. Systeme mit 20 W, 30 W, 50 W und höheren Leistungen können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden.
Eine höhere Leistung bedeutet jedoch nicht immer eine bessere Markierung. Der Zweck der Anwendung, die Materialstruktur, die gewünschte Bearbeitungszeit und die Markiertiefe sind für die Bestimmung der richtigen Leistungsstufe wichtiger.
Die Anforderungen einer oberflächlichen Seriennummern- oder Logomarkierung unterscheiden sich von denen einer Tiefengravur. Daher sollte bei der Auswahl der Laserleistung das tatsächliche Anwendungsszenario zugrunde gelegt werden.
Markierbereich und Linsenauswahl
Bei Faserlasersystemen kann der Markierbereich je nach verwendetem Linsensystem variieren. Größere Markierfelder können bei einigen Anwendungen Vorteile bieten, gleichzeitig müssen jedoch auch Faktoren wie Strahlintensität und Markiergenauigkeit berücksichtigt werden.
Bei kleinen und präzisen Komponenten kann ein kleiner Arbeitsbereich ausreichen, während für die Markierung größerer Bauteile ein größeres Feld erforderlich sein kann.
Aus diesem Grund sind die Produktgeometrie und die Größe des zu markierenden Bereichs wichtige Bestandteile des Systemdesigns.
Markierung von Seriennummern, QR-Codes und DataMatrix-Codes
Einer der wichtigsten Anwendungsbereiche der Faserlasertechnologie ist die Produktrückverfolgbarkeit. Durch das Aufbringen einer eindeutigen Seriennummer, eines QR-Codes oder eines DataMatrix-Codes auf jedes Produkt kann eine Verbindung zwischen dem physischen Produkt und den digitalen Produktionsdaten hergestellt werden.
Der Codeinhalt kann automatisch generiert oder aus einem zentralen Produktionssystem übernommen werden. Dadurch kann der Bedarf an manueller Dateneingabe in der Serienproduktion reduziert werden.
Insbesondere DataMatrix-Codes können in der Automobilindustrie, Elektronik, Medizintechnik und im Maschinenbau bevorzugt werden, da sie eine hohe Datendichte auf kleiner Fläche ermöglichen.
Integration in die Produktionslinie
Faserlaser-Markiersysteme werden nicht nur als eigenständige Maschinen eingesetzt. In Produktionsumgebungen mit hohen Stückzahlen können sie integriert in die Produktionslinie arbeiten.
Nachdem das Produkt von einem Sensor erkannt wurde, kann das Lasersystem den Markiervorgang automatisch starten. Die SPS oder das Produktionsmanagementsystem kann die erforderlichen Daten an die Markiersoftware übermitteln.
Nach Abschluss der Markierung können die Richtigkeit und Lesbarkeit des Codes mithilfe eines Kamerasystems überprüft werden. Dadurch kann der Produktionsprozess automatisiert und rückverfolgbar gestaltet werden.
Die Lasermarkiermaschinen von Venox können je nach unterschiedlichen Produktionsanforderungen als eigenständige oder integrierte Systemlösungen betrachtet werden.
Vorrichtungen und Teilepositionierung
Damit die Markierqualität dauerhaft gleichbleibt, muss das Bauteil gegenüber dem Laser korrekt und reproduzierbar positioniert werden. Daher ist die Vorrichtungskonstruktion insbesondere in der Serienproduktion ein wichtiges Thema.
Eine falsche oder schwankende Positionierung kann dazu führen, dass sich die Markierposition verschiebt, sich die Fokusebene verändert oder die Lesbarkeit des Codes abnimmt.
Der Positionierungsprozess kann durch produktspezifische Vorrichtungen, Drehachsen, motorisierte Z-Achsen oder unterschiedliche Bewegungssysteme standardisiert werden.
Unterschied zwischen Tiefenmarkierung und Oberflächenmarkierung
Faserlaser-Markieranwendungen beschränken sich nicht nur darauf, eine sichtbare Markierung auf der Oberfläche zu erzeugen. Bei einigen Projekten kann es erforderlich sein, Material von der Oberfläche abzutragen, um eine Gravur mit einer bestimmten Tiefe zu erzeugen.
Bei Tiefenmarkierungen gewinnen Parameter wie Bearbeitungszeit, Laserleistung, Scanstrategie und Anzahl der Wiederholungen an Bedeutung.
Oberflächenmarkierungen können hingegen in der Regel mit kürzeren Zykluszeiten durchgeführt werden und Vorteile für die Serienproduktion bieten.
Welche Methode eingesetzt wird, sollte anhand der Einsatzbedingungen des Produkts, der Anforderungen an die Beständigkeit und der visuellen Anforderungen bestimmt werden.
Bedeutung von Mustertests
Vor dem Kauf eines Faserlaser-Markiersystems gehört es zu den zuverlässigsten Methoden, nach Möglichkeit Tests am realen Produkt durchzuführen.
Während des Mustertests können Markierkontrast, Oberflächeneffekt, Bearbeitungszeit, Tiefe, Lesbarkeit und Codequalität bewertet werden.
Gleichzeitig können die Ergebnisse unterschiedlicher Laserparameter miteinander verglichen werden, um das für die Produktion am besten geeignete Bearbeitungsrezept zu erstellen.
Dieser Ansatz ermöglicht es, die tatsächliche Anwendungsleistung zu beurteilen, anstatt das System ausschließlich auf Grundlage technischer Katalogdaten auszuwählen.
Industrielle Einsatzbereiche der Faserlaser-Markierung
Die Faserlaser-Markiertechnologie kann in vielen Branchen eingesetzt werden, darunter Automobilindustrie, Verteidigung, Elektronik, Medizintechnik, Maschinenbau, Hausgeräte, elektrische Ausrüstung, Formenbau, Verbindungselemente und Metallverarbeitung.
Auf Automobilteilen können Seriennummern und Rückverfolgbarkeitscodes, auf Maschinenteilen technische Informationen, auf elektronischen Komponenten Produktkennzeichnungen und auf Metalletiketten dauerhafte Daten per Laser aufgebracht werden.
Dieselbe Technologie kann an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, von dekorativen Logoanwendungen bis hin zur automatischen DataMatrix-Markierung in Produktionslinien.
Bei der Bewertung von Venox Faserlaserlösungen sollten Materialart, Produktionsmenge, Zykluszeit, Markierbereich und Integrationsbedarf gemeinsam berücksichtigt werden.
Um verschiedene Lasertechnologien zu vergleichen und das für Ihre Anwendung geeignete System zu prüfen, können Sie die Seite Lasermarkiermaschinen und -systeme aufrufen.
Für Informationen zur Auswahl des in Ihrer Produktion einzusetzenden Faserlaser-Markiersystems, zu Musteranwendungen oder zu projektspezifischen Integrationsanforderungen können Sie Venox kontaktieren.
