Die Laserverfahren

Die Laserbeschriftung bietet gegenüber herkömmlichen Verfahren wie Nadelmarkieren, Stempeln, Prägen, Ätzen, Drucken oder Aufklebern entscheidende Vorteile.

Sie arbeitet berührungslos und nahezu verschleißfrei, wodurch keine mechanischen Kräfte auf das Bauteil wirken und selbst empfindliche oder filigrane Komponenten sicher gekennzeichnet werden können. Die Markierung entsteht direkt im oder auf dem Material und ist dadurch dauerhaft, abriebfest sowie beständig gegen Hitze, Chemikalien und mechanische Belastungen.

Im Gegensatz zu Druck- oder Etikettenlösungen werden keine Verbrauchsmaterialien wie Tinte, Lösungsmittel oder Aufkleber benötigt. Das reduziert laufende Kosten, minimiert Wartungsaufwand und sorgt für einen sauberen, nachhaltigen Prozess. Gleichzeitig ermöglicht die Laserbeschriftung höchste Präzision, gleichbleibende Qualität und eine einfache Integration in automatisierte Fertigungsabläufe.

So vereint die Laserkennzeichnung Wirtschaftlichkeit, Prozesssicherheit und maximale Beständigkeit – ideal für industrielle Anwendungen mit höchsten Ansprüchen an Qualität und Rückverfolgbarkeit

Gravur

Schwarzgravur

Die Schwarzgravur ist ein Laserprozess mit hoher Intensität, bei dem Material gezielt abgetragen bzw. lokal verdampft wird. Durch die hohe Energiedichte entstehen sichtbare Vertiefungen in der Oberfläche, wodurch eine dauerhaft beständige und mechanisch belastbare Markierung erzeugt wird.

Bei Metallen, insbesondere bei Stahl oder Edelstahl, tritt zusätzlich ein thermisch bedingter Oxidationsprozess auf. Dabei bilden sich dunkle Oxidschichten, die den Kontrast der Gravur weiter verstärken. Der dunkle Effekt entsteht somit durch das Zusammenspiel von Materialabtrag und abhängig vom Werkstoff, einer zusätzlichen Oxidbildung.

Das Ergebnis ist eine kontrastreiche, tiefgehende und langlebige Markierung.

Weißgravur

Die Weißgravur ist ein Laserprozess mit deutlich geringerer Intensität als die Schwarzgravur. Dabei wird kein Material abgetragen, sondern die Oberfläche lediglich kontrolliert angeschmolzen. Die eingebrachte Energie liegt zwischen Schmelz- und Verdampfungsschwelle des Werkstoffs. Dadurch kommt es zu keiner Ablation, sondern zu einer oberflächlichen Umschmelzung.

Durch diese Veränderung der obersten Materialschicht entsteht ein heller, teils weißlicher Kontrast. Die Oberfläche bleibt weitgehend intakt, es entstehen keine tiefen Vertiefungen und der Prozess verläuft in der Regel schmauchfrei. Dadurch eignet sich die Weißgravur besonders für dunklere Oberflächen sowie für korrosionsanfällige oder beschichtete Bauteile, bei denen ein minimaler Eingriff in die Materialstruktur gewünscht ist.

Häufig wird die Weißgravur auch in Kombination mit der Schwarzgravur eingesetzt. Sie kann dabei helfen, Ablagerungen oder Schmauchspuren zu entfernen und die Lesbarkeit von Codes und weiteren Beschriftungen zusätzlich zu verbessern.

Tiefengravur

Die Tiefengravur ist ein Laserprozess zum gezielten Abtragen von Grundmaterial mit dem Ziel, eine definierte Gravurtiefe zu erreichen, beispielsweise 200 µm. Im Gegensatz zur Schwarzgravur steht hier nicht der dunkle Kontrast im Vordergrund, sondern eine reproduzierbare, gleichmäßige und funktionale Vertiefung.

Technisch handelt es sich um einen mehrfach wiederholten, schichtweisen Materialabtrag. Der Laser trägt das Material Lage für Lage ab, bis die gewünschte Zieltiefe erreicht ist. Dabei wird mit höherer Energie und Abtragsleistung gearbeitet als beim reinen Beschichtungsabtrag. Eine gezielte Oxidationsfärbung, wie sie bei der Schwarzgravur auftreten kann, spielt bei der klassischen Tiefengravur in der Regel keine Rolle, da der Fokus auf dem Volumenabtrag und nicht auf der Kontrasterzeugung liegt.

Die Tiefengravur wird häufig eingesetzt, wenn Bauteile weiterverarbeitet werden, etwa durch Lackieren, Beschichten oder Strahlen. Durch die definierte Tiefe bleibt die Kennzeichnung auch nach zusätzlichen Prozessschritten dauerhaft lesbar.

Je nach Anforderung gibt es unterschiedliche Prozessstrategien: Entweder wird mit hohen Abtragsraten gearbeitet, um die gewünschte Tiefe in möglichst kurzer Zeit zu erreichen, oder es wird mit reduzierter Intensität und optimierten Parametern gearbeitet, um einen besonders gleichmäßigen Gravurgrund sowie einen minimalen Grat zu erzielen. Letzteres erhöht die Prozesszeit, verbessert jedoch die Oberflächenqualität deutlich.

Umschmelzen/ Entgraten

Beim Umschmelzen steht der thermische Einfluss im Mittelpunkt: Die Parameter werden so eingestellt, dass die Oberfläche gezielt angeschmolzen, aber nicht verdampft wird. Es findet also kein klassischer Materialabtrag statt, sondern eine kontrollierte Aufschmelzung der oberen Schicht. Dadurch können rau erzeugte Gravuren, wie etwa schnelle Tiefengravuren mit einem rauen Gravurgrund, nachträglich geglättet und homogenisiert werden.

Im gleichen Kontext wird das Verfahren zum Entgraten genutzt. Entstehende Grate (z. B. an Gravurkanten) werden durch das Anschmelzen nicht vollständig entfernt, sondern umgeformt und verteilt. Der Grat wird dadurch deutlich weniger spürbar, erhält eine stabilere Geometrie und kann später nicht so leicht abbrechen. Das ist besonders vorteilhaft, wenn das Bauteil anschließend lackiert oder beschichtet wird, weil scharfe Kanten und lose Gratpartikel typische Ursachen für Fehlstellen, Abplatzer oder schlechte Kantenabdeckung sind.

Kurz gesagt: Umschmelzen/Entgraten ist ein thermischer Nachbearbeitungsschritt, der Oberflächen beruhigt, Kanten entschärft und die Weiterverarbeitung sicherer macht, ohne den Grundkörper erneut tief abzutragen.

Anlassbeschriftung

Die Anlassbeschriftung ist ein rein thermischer Laserprozess, bei dem kein Material abgetragen wird. Die Laserparameter werden so eingestellt, dass die Intensität unterhalb der Abtragsschwelle liegt und lediglich ein definierter Wärmeeintrag erfolgt. Dadurch bildet sich auf der Metalloberfläche eine dünne Oxidschicht, vergleichbar mit den bekannten Anlauffarben von Metallen. Diese Oxidschicht erzeugt einen gut sichtbaren, meist dunklen Kontrast.

Da die Oberfläche nicht vertieft oder aufgeraut wird, bleibt sie plan und nicht spürbar. Die Bauteilstruktur bleibt vollständig erhalten, was die Markierung tribologisch günstig macht.

Die Anlassbeschriftung wird häufig in sensiblen Bereichen eingesetzt, etwa in der Medizintechnik, da keine Vertiefungen entstehen, in denen sich Partikel, Bakterien oder Keime festsetzen könnten. Auch überall dort, wo Materialabtrag, Gratbildung oder Schmauchentwicklung nicht zulässig sind, bietet dieses Verfahren klare Vorteile. Neben den funktionalen Eigenschaften überzeugt die Anlassbeschriftung zudem durch ihr hochwertiges und ästhetisches Erscheinungsbild.

Farbumschlag

Der Farbumschlag wird hauptsächlich zur Beschriftung von Kunststoffen eingesetzt. Dabei wird kein Material abgetragen, sondern der Laser bewirkt eine Reaktion der im Material enthaltenen Pigmente und Zusatzstoffe. Dadurch entsteht eine helle oder dunkle Markierung mit tonal begrenztem Kontrast.

Ob die Markierung heller oder dunkler wird, hängt stark von der Materialzusammensetzung ab. Der Werkstoff selbst bestimmt in der Regel die Grundwirkung, während die Laserparameter den Kontrast nur begrenzt beeinflussen können.

Unter bestimmten Voraussetzungen ist der Farbumschlag auch bei laserfähigen Lacken oder Beschichtungen möglich. Lassen sich Kunststoffe nur schwer markieren, können Laseradditive beigemischt werden. Diese verbessern die Reaktion auf den Laserstrahl und ermöglichen einen deutlich höheren, reproduzierbaren Kontrast.

Aufschäumen

Das Aufschäumen ist ein Laserprozess, der ausschließlich bei Kunststoffen eingesetzt wird. Durch eine gezielt höhere Energieeinbringung wird das Material lokal stark erwärmt, ohne es abzutragen. Dabei entstehen im Kunststoff mikroskopisch kleine Gasblasen, die zu einer Volumenveränderung führen. Dadurch schäumt die Oberfläche auf und wird leicht erhaben.

Je nach Material und Rezeptur entsteht dadurch ein heller oder dunkler Kontrast. Besonders bei dunklen Kunststoffen lassen sich auf diese Weise gut sichtbare, helle Markierungen erzeugen.

Durch die Volumenveränderung ist die Beschriftung leicht spürbar, bleibt jedoch materialschonend, da kein klassischer Materialabtrag erfolgt.

Abtragen

Beim Abtragen von Beschichtungen oder Lacken wird die Schicht gezielt und präzise mit dem Laser entfernt, ohne das darunterliegende Grundmaterial wesentlich zu beeinflussen. Die Laserparameter werden dabei so eingestellt, dass die Energie von der Beschichtung absorbiert wird und diese kontrolliert, verdampft bzw. abgetragen wird.

Dieses Verfahren wird häufig eingesetzt, um lackierte, pulverbeschichtete oder eloxierte Bauteile zu kennzeichnen. Durch das Entfernen der Deckschicht entsteht ein klarer Kontrast zum freigelegten Grundmaterial. Besonders im Bereich von Typenschildern, Bedienelementen oder „Tag-Nacht-Designs“ wird dieser Prozess genutzt.

Ein wesentlicher Vorteil liegt in der höheren Prozessgeschwindigkeit. Das Grundmaterial wird nicht bearbeitet, sondern lediglich eine vergleichsweise dünne Beschichtung entfernt, was den Vorgang in der Regel deutlich schneller macht als eine klassische Gravur. Gleichzeitig lassen sich auch feine Strukturen, Schriften oder Codes sauber und reproduzierbar freilegen.

Reinigung

Die Laserreinigung ist ein thermisch gesteuerter Prozess zur gezielten Entfernung von Rückständen und dünnen Funktionsschichten auf der Bauteiloberfläche. In der Parametrierung ähnelt sie der Weißgravur, wird jedoch häufig noch sanfter eingestellt, etwa um Ölfilme, Staub, Trennmittel oder andere Produktionsrückstände zu entfernen, ohne das Grundmaterial stark zu beeinflussen.

Je nach Anwendung können die Parameter auch so gewählt werden, dass Oxidschichten gezielt entfernt werden. Dies wird beispielsweise genutzt, um Kontaktflächen wieder leitfähig zu machen oder Bauteile prozessfähig für nachfolgende Fertigungsschritte vorzubereiten. In solchen Fällen nähert sich der Prozess dem klassischen Abtrag an, jedoch mit dem Fokus auf dem selektiven Entfernen dünner Funktionsschichten und nicht auf der Erzeugung einer sichtbaren Markierung.

Darüber hinaus lassen sich selbst mikroskopisch dünne, oft unsichtbare Schichten zuverlässig entfernen, um Oberflächen optimal für das Kleben, Schweißen oder Beschichten vorzubereiten. Besonders in hochautomatisierten Fertigungen z.B. der Batterie- und Elektromobilitätsproduktion gewinnt diese präzise und gut integrierbare Vorbehandlung zunehmend an Bedeutung.

Strukturieren

Beim Laserstrukturieren wird die Oberfläche gezielt bearbeitet, um definierte funktionale Strukturen zu erzeugen. Je nach Parametrierung entstehen dabei feine Mikrostrukturen oder auch deutlich sichtbare Oberflächenprofile. Ziel ist nicht eine optische Markierung, sondern eine gezielte Veränderung der Oberflächeneigenschaften.

Ein häufiger Anwendungsfall ist die Erhöhung der Reibung, etwa bei Kontakt- oder Klemmflächen. Ebenso spielt die Strukturierung eine wichtige Rolle in der Klebevorbereitung. Durch die erzeugte Oberflächenstruktur wird die wirksame Oberfläche vergrößert und eine bessere mechanische Verankerung des Klebstoffs ermöglicht. In Kombination mit einer nachgelagerten Reinigung lassen sich dadurch Haftwerte und Prozesssicherheit deutlich verbessern.

Darüber hinaus wird die Laserstrukturierung zur Vorbereitung für Beschichtungen, zum Optimieren des Benetzungsverhaltens oder für tribologische Anwendungen eingesetzt, bei denen Oberflächen gezielt funktional angepasst werden müssen.

Black Marking

Black Marking

Black Marking ist ein hochpräzises Laser­verfahren zur Erzeugung dauerhaft tiefschwarzer und kontrastreicher Markierungen. Dabei wird das Material nicht klassisch graviert, sondern die Oberfläche durch Ultrakurze Pulse im Piko- oder Femtosekundenbereich mit einer Nanostruktur versehen.

Die entstehenden Nanostrukturen wirken wie eine optische Lichtfalle. Einfallendes Licht wird mehrfach gestreut und nahezu vollständig absorbiert, wodurch eine intensive, matte Schwarzfärbung entsteht. Der Kontrast ist dadurch außergewöhnlich hoch und aus nahezu allen Blickwinkeln stabil wahrnehmbar. Selbst kleinste Markierungen, Data-Matrix- oder UDI-Codes bleiben klar und zuverlässig lesbar.

Durch die extrem kurzen Pulsdauern erfolgt die Materialwechselwirkung mit minimaler thermischer Ausbreitung. Es entsteht praktisch keine klassische Wärmeeinflusszone und keine relevante Gefügeveränderung. Die chemische Integrität der Oberfläche, insbesondere bei Chrom-Nickel-Stählen, bleibt erhalten, sodass die natürliche, selbstheilende Passivschicht nicht negativ beeinflusst wird. Dadurch sind Black-Marking-Beschriftungen in geeigneten Parameterbereichen korrosionsbeständig und erfüllen hohe Anforderungen, wie sie beispielsweise in der Medizintechnik gefordert werden.

Das Ergebnis ist eine blickwinkelstabile, tiefschwarze, dauerhaft lesbare Kennzeichnung mit maximalem Kontrast und minimaler Materialbeeinflussung, ideal für hochwertige und regulatorisch anspruchsvolle Anwendungen.

Black Marking auf natureloxiertem Aluminium

Beim Black Marking auf natureloxiertem Aluminium wird durch die transparente Eloxalschicht hindurch markiert, ohne diese abzutragen oder zu beschädigen. Dabei entsteht ein dunkler, dauerhafter Kontrast, während die Schutzfunktion des Eloxals vollständig erhalten bleibt.

Der Prozess kann sowohl mit Ultrakurzpulslasern als auch mit kurzen Nanosekundenpulsen durchgeführt werden, sofern die Parameter exakt abgestimmt sind. Voraussetzung für eine stabile und reproduzierbare Markierung ist eine ausreichend dicke Eloxalschicht, in der Praxis typischerweise im Bereich von etwa 5–25 µm, häufig ≥ 10 µm.

Im Vergleich zum klassischen Schichtabtrag ist dieses Verfahren deutlich langsamer, da sehr sanfte Parameter zum Einsatz kommen, um die Eloxalschicht nicht zu beeinträchtigen. Der entscheidende Vorteil liegt im vollständigen Erhalt der Korrosions- und Verschleißschutzschicht bei gleichzeitig hoher optischer Qualität der Markierung.