Vergleich von CO2-Faser- und Diodenlasern zur Metallmarkierung

Barcodes, Seriennummern und Logos dienen als permanente Kennungen, die die Rückverfolgbarkeit und den Markenwert von Metallkomponenten gewährleisten. Unter den verschiedenen Markierungsverfahren hat sich die Lasergravur als die ideale Lösung für die Erstellung dieser präzisen, dauerhaften Markierungen herauskristallisiert. Angesichts der Vielzahl verfügbarer Lasertechnologien – darunter CO₂-, Faser- und Diodenlaser – erfordert die Auswahl des geeigneten Systems eine sorgfältige Abwägung.

Während Faserlaser die Metallgravuranwendungen dominieren, bieten CO₂- und Diodenlaser jeweils einzigartige Vorteile. Diese Analyse untersucht die technischen Eigenschaften und optimalen Anwendungsfälle für alle drei Technologien.

Faserlaser stellen die erste Wahl für die Metallmarkierung dar und bieten überlegene Geschwindigkeit, Genauigkeit und Betriebseffizienz. Diese Systeme verwenden Ytterbium (Yb)-dotierte Fasern, um einen Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm zu erzeugen, der effizient mit metallischen Materialien interagiert. Die Technologie eignet sich für nahezu alle Metallarten, einschließlich:

• Aluminium und eloxiertes Aluminium
• Verschiedene Stahlgüten und Edelstahl
• Magnesium-, Blei-, Zink- und Kupferlegierungen

Faserlaser unterstützen drei primäre Metallmarkierungstechniken:

• Laserätzen: Erzeugt kontrastreiche Schwarz/Weiß-Markierungen durch Veränderung der Oberflächenmikrostruktur. Weiße Effekte entstehen durch diffuse Reflexion, während schwarze Markierungen entstehen, wenn Licht in Oberflächenstrukturen eingeschlossen wird.
• Tiefengravur: Entfernt Materialschichten durch Verdampfung und erzeugt dauerhafte Markierungen, die verschleiß- und nachbearbeitungsbeständig sind.
• Laseranlassen: Erzeugt schwarze Unterflächenmarkierungen auf Eisenmetallen durch kontrollierte Oxidation, wodurch die ursprüngliche Oberflächenstruktur erhalten bleibt.

Ein einzelnes Faserlasersystem kann alle drei Prozesse durch Parametereinstellungen durchführen. Industrielle Faserlaser-Marker beginnen typischerweise bei etwa 120.000 US-Dollar, während Tischmodelle zwischen 5.000 und 25.000 US-Dollar kosten.

Mit einer Wellenlänge von 10,6 μm, die Metalle schlecht absorbieren, benötigen CO₂-Laser alternative Ansätze für die Metallmarkierung:

• Beschichtungsentfernung: Entfernt selektiv Oberflächenbehandlungen auf eloxiertem Aluminium oder pulverbeschichtetem Edelstahl und erzeugt Kontrast ohne Metallmodifikation.
• Chemische Bindung: Benötigt spezielle Markierungsverbindungen (z. B. CerMark), die sich beim Aktivieren durch den Laser an Metalloberflächen binden.

CO₂-Laser zeichnen sich hauptsächlich bei nichtmetallischen Materialien wie Holz, Acryl und Leder aus.

Diodenlaser bieten erschwingliche Metallmarkierungslösungen (einige unter 1.000 US-Dollar) mit reduzierter Leistung und Präzision. Zu den wichtigsten Varianten gehören:

• Direktmarkierung: 1064-nm-Dioden können Metalle ähnlich wie Faserlaser gravieren, mit Leistungseinschränkungen.
• Unterstützte Markierung: Dioden mit kürzerer Wellenlänge (400-500 nm) erfordern Markierungsverbindungen wie CO₂-Systeme.

Fasergekoppelte Diodenlaser verbessern die Strahlqualität für eine verbesserte Markierungspräzision.

Die Preise für Metalllaser-Marker reichen von Hunderten bis zu Hunderttausenden von Dollar. Elf entscheidende Faktoren bestimmen die Systempreise:

1. Lasertechnologie: Fasersysteme haben einen Premiumpreis, bieten aber überlegene Leistung und niedrigere Betriebskosten.
2. Laserleistung: Höhere Leistung ermöglicht eine schnellere Verarbeitung, erhöht aber die Geräteausgaben.
3. Sicherheitsmerkmale: Gehäuse der Klasse 1 und Rauchabsaugsysteme erhöhen die Kosten, reduzieren aber die Sicherheitsrisiken.
4. Kühlsysteme: Fortschrittliches Wärmemanagement verlängert die Betriebsdauer.
5. Optische Komponenten: Hochwertige Optiken gewährleisten eine gleichbleibende Strahlleistung und Langlebigkeit.
6. Automatisierungsfunktionen: Roboterintegration und automatische Beladung erhöhen den Durchsatz.
7. Abmessungen des Arbeitsbereichs: Größere Markierfelder nehmen größere Komponenten auf.
8. Benutzeroberfläche: Intuitive Bedienelemente vereinfachen die Bedienung für Nicht-Spezialisten.
9. Kommunikationsprotokolle: Die Kompatibilität mit industriellen Netzwerken ermöglicht die Integration in die Produktionslinie.
10. Konstruktionshaltbarkeit: Robuste Designs halten rauen Industrieumgebungen stand.
11. Qualitätsprüfung: Integrierte Bildverarbeitungssysteme validieren die Markierungsgenauigkeit.

Industrielle Systeme verfügen über Funktionen wie Pulswellenmodulation für Hochgeschwindigkeitsmarkierung, Präzisionsoptik, integrierte Sicherheitssysteme und automatisierte Qualitätsprüfung, um konsistente Ergebnisse in Produktionsumgebungen zu gewährleisten.