UV-Lasermarkiermaschinen sind die aktuellen Player, die sich einen festen Platz in der heutigen Welt gesichert haben. Die Markierungen auf Medikamentenverpackungen und auf den Tabletten selbst werden mit einem Laser angebracht.

Darüber hinaus werden die komplexen Sicherheitsmerkmale auf Ausweisen und Kreditkarten per Laser hergestellt und Brillen weisen mit derselben Technologie nahezu unsichtbare Markierungen auf. Die für diese Anwendungen verwendeten Laser sind Ultraviolettlaser (UV-Laser), die Licht mit Wellenlängen im Bereich von 150 bis 400 nm erzeugen

Doch was ist ein UV-Laser und wie wird er zum Markieren eingesetzt? Wir werden dies und vieles mehr weiter unten besprechen. Unser Vortrag wird von den eingesetzten Technologien bis hin zu ihren Anwendungen in der Markierungswelt und einigen wichtigen Herstellern von UV-Lasermarkierungsmaschinen reichen, die die Branche heute im Griff haben.

In diesem Artikel erhalten Sie den ultimativen Leitfaden zu Laserbeschriftungsmaschinen und ihren industriellen Anwendungen, damit Sie wissen, was Sie wählen sollten.

Die Welt der UV-Laser

Die Lasertechnologie wird schon seit geraumer Zeit zum Markieren von Materialien eingesetzt und man kann sagen, dass der Markt zu einem gewissen Grad ausgereift ist. Diese Einschätzung basiert auf der Tatsache, dass viele vielseitige Lösungen zur Verfügung stehen, um den industriellen Anforderungen gerecht zu werden.

Für die Markierung extrem schwerer oder großer Objekte stehen beispielsweise handgeführte Lasermarkierer zur Verfügung. Ebenso gibt es Lösungen, die sich in eine Fördereinrichtung integrieren lassen, um Produktionslinien zu vereinfachen.

Innerhalb des Lasersegments gibt es mehrere Technologien, die je nach Nutzen eingesetzt werden. Diese Vorteile können von der Art der Materialien, die sie markieren können, bis hin zur Präzision und Empfindlichkeit, die sie bieten, reichen. UV-Laser sind eine Unterkategorie dieser Domäne.

Die Wellenlänge von UV-Laserlicht beträgt etwa ein Drittel (355 nm) der von Lasern mit Standardwellenlänge (1064 nm). Darüber hinaus kommt der Name „UV-Lasermarker“ daher, dass seine Wellenlänge im ultravioletten Teil des Lichtspektrums liegt.

A: Ultravioletter Bereich 

B: Sichtbarer Bereich 

C: Infrarotbereich

UV-Laser in der Industrie 

Das Design eines UV-Lasers macht ihn zu einer praktischen Lösung zum Markieren von Kunststoffen und Glas. Darüber hinaus kann die UV-Lasermaschine eine Vielzahl von Materialien gravieren, von Metallen bis hin zu Papier. Im Folgenden finden Sie eine grundlegende Liste der Materialien, die diese Maschinen gravieren und markieren können.

Häufige Anwendungen von UV-Lasern

• Markieren einiger Metalle
• Gravieren und Markieren aller Kunststoffe
• Glasmarkierung
• Markierung und Gravur einiger Steine
• Papiermarkierung
• Markieren und Gravieren von Leder
• Markierung auf Früchten
• Markierung auf Holz
• Keramikmarkierung
• Kennzeichnung von Kleidungsstücken

Betrachtet man die obige Liste, umfassen die Endnutzer dieser Technologie und dieser Ausrüstung mehrere Unternehmen. Sie können beispielsweise von Nahrungsmitteln und Getränken bis hin zu Industrie- und Medizinprodukten reichen.

Nachfolgend finden Sie einige Beispielbilder von Produkten, die mögliche Endanwendungen beschreiben. Von der Verpackungsmarkierung zur Rückverfolgbarkeit bis zur Identifikationsmarkierung auf Elektronik ist der UV-Lasergravierer ein kompetentes Werkzeug zur Erzielung der Markierung.

Im letzten Jahrzehnt haben sich Infrarot-Faserlaser aufgrund ihrer Kosten-, Leistungs- und Größenvorteile zu den vorherrschenden Lösungen entwickelt. Jüngste Anwendungsstudien haben jedoch gezeigt, dass Wellenlängen im Bereich grüner und UV-Laser Leistungs- und Flexibilitätsvorteile bieten, die Systemintegratoren und Endbenutzern gleichermaßen zugute kommen.

Darüber hinaus haben Fortschritte bei Kompaktheit, Gewicht, Größe und Leistungsparametern sowie nachgewiesene Zuverlässigkeit, Robustheit und Haltbarkeit dazu geführt, dass UV-Laser für Lasermarkierungsanwendungen wieder auftauchen.

So wählen Sie die beste UV-Lasermaschine aus

Bei der Entscheidung für die Wahl des geeigneten UV-Lasergeräts müssen Sie einige grundlegende Merkmale Ihres Auswahlprozesses berücksichtigen.

Wählen Sie den Lasertyp aus

Wir beginnen mit dem Lasertyp, der Ihren Anforderungen am besten entspricht.

Festkörperlaser:

Eine Technologie ist die des gütegeschalteten Nd:YAG-Festkörperlasers. Bei diesen Lasern wandelt ein spezieller Kristall die infrarote Wellenlänge von 1064 nm in die ultraviolette Wellenlänge von 353 nm um.

Folglich ermöglichen diese Merkmale die Fokussierung des Strahls auf Punktgrößen in der Größenordnung von 10 µm. Durch die hohe Wiederholrate und den kleinen Fokuspunkt sind diese Laser gut für die Bearbeitung im Mikromaßstab geeignet.

Anwendungen:

• Laser unter 1 W erfreuen sich heute großer Beliebtheit und sind weit verbreitet. Sie werden einzeln und in Kombination mit den sogenannten DIY-Graveuren verkauft.
• Die Kategorie der 1-W-3-W-Laser (1000-3000 mW) ist weniger verbreitet. Diese Laser können Holz, Sperrholz, PVC, Acryl, Pappe, PLA, ABS schneiden. Die Dicke des Sperrholzes beträgt jedoch nicht mehr als 2-3 mm.
• Die 3 W – 6 W (3000 – 6000 mW) Laser haben eine starke Fangemeinde. Diese Laser eignen sich gut zum Schneiden von Sperrholz und Holz mit einer Dicke von 3,2 mm sowie anderen Materialien mit größerer Dicke.

Derzeit erforschen Hersteller die Laserreihe mit 10 W (10.000 mW). Der Betrieb eines Lasers wirft ernsthafte Bedenken auf, da es Probleme mit der Wärmeableitung gibt.

Excimer-Laser:

Der Excimer-Laser ist ein weiterer Lasertyp für die UV-Lasergravur und ein Gaslaser. Die Wellenlänge dieses Lasers hängt von der Art des Gasgemisches ab. Statt eines runden Strahls ist die Form rechteckig und bietet eine vergleichsweise gleichmäßige Intensitätsverteilung über die Fläche.

Allerdings nimmt die Intensität des Strahls an den Rändern stark ab. Dennoch können Prozessdetails nur wenige Mikrometer betragen, während der Abstand zwischen Fokussieroptik und Werkstück bis zu 50 bis 100 mm betragen kann.

Anwendungen:

Excimer-Laser werden vor allem in Branchen eingesetzt, die ein Höchstmaß an Präzision erfordern. Sie werden beispielsweise in der Mikrochip-Herstellung und in der Fertigungsindustrie eingesetzt. Mithilfe eines als Photolithographie bekannten Prozesses helfen diese Geräte dabei, Millionen von Mikrotransistoren auf der Oberfläche von Siliziumsubstraten aufzubauen.

Ebenso findet auch die medizinische Welt Verwendung. Organische Verbindungen können diesen Lasertyp gut absorbieren. Daher können sie organische Verbindungen leicht mikrobearbeiten und eignen sich daher für hochsensible Operationen wie Augenoperationen.

Metalldampflaser:

Die dritte Art von UV-Lasern ist der Metalldampflaser. Hauptsächlich wird der Kupferdampflaser verwendet, obwohl auch Dämpfe mehrerer anderer Metalle geeignet sein können. Diese Art von Laser erzeugt Strahlung mit den Wellenlängen 511 nm und 578 nm. Darüber hinaus werden Frequenzmischungen und -verdopplungen eingesetzt, um ultraviolette Strahlung mit den Wellenlängen 255 nm, 271 nm und 289 nm zu erzeugen.

Anwendungen:

Metalldampf-Lasergravierer werden allgemein als Kupferdampf-Lasergravierer (CVL) bezeichnet, da bei den häufigsten Anwendungen Kupferdämpfe zum Einsatz kommen.

• CVL kann Metalle, Diamant, Silizium, Glas, Silizium, Keramik und viele andere Materialien bearbeiten, die mit herkömmlichen Techniken schwer zu bearbeiten sind.
• Sie zeichnen sich durch Bohren und Schlitzen mit hohem Aspektverhältnis aus
• Darüber hinaus entfernt die sehr hohe Spitzenleistungsdichte das Material entweder durch Verdampfung oder Ablation, was zu minimaler Krätze, Spritzern oder Neuformung des Materials führt und so saubere und präzise bearbeitete Merkmale ergibt, die keine Nachbearbeitung erfordern.
• Darüber hinaus minimiert die geringe Energiemenge, die in den kurzen Impulsen enthalten ist, thermische Effekte.

Faktoren, die Ihre Auswahl einer UV-Lasermaschine beeinflussen

Neben der Art der Lasermaschine sind hier weitere wichtige Faktoren, die Ihnen bei der Auswahl der besten UV-Lasermaschine helfen:

• Art des Materials, das Sie markieren möchten:  Die Auswahl der Lasermaschine hängt hauptsächlich von der Art des Materials ab, das Sie markieren möchten. Wie oben erläutert, gibt es separate UV-Lasergeräte, die auf bestimmten Oberflächen am besten funktionieren.
• Budget:  Wenn Sie nicht über ein hohes Budget verfügen, können Sie sich für eine einfache und einfache UV-Lasermaschine entscheiden, die Sie bei den grundlegenden Aufgaben der Markierung Ihrer Produkte unterstützt.
• Größe Ihres Unternehmens:  Auch die Größe Ihres Unternehmens ist ein wesentlicher Faktor bei der Auswahl der UV-Lasermaschine. Wenn Sie ein großes Unternehmen haben, das viele Einheiten in kürzerer Zeit kennzeichnen muss, benötigen Sie möglicherweise eine anspruchsvollere Maschine.

Dieses nächste Segment wird Ihnen weiter bei der Auswahl der besten UV-Lasermaschine für Ihr Unternehmen helfen.

UV-Laserbeschriftungsmaschinen: Ein Vergleich der Marktführer

Hier sind ein paar gute UV-Lasergeräte, mit denen Sie Ihr Geschäft im Handumdrehen verbessern können und mit denen Sie ganz einfach den besten UV-Laser auswählen können:

Diese UV-Lasermaschine  ist eine vielseitige Lösung für eine Reihe von Branchen. Dies ist das 3-Watt-UV-Laserbeschriftungsgerät SMARTmark® von MECCO. Hersteller medizinischer Geräte verwenden diese UV- oder „Kaltmarkierungs“-Lösungen, um glatte, hygienische Markierungen zu erstellen, um die FDA-Anforderungen zu erfüllen, einschließlich eindeutiger Geräteidentifikationsmarkierungen.

Auch in der Elektronik- und Automobilindustrie können Unternehmen mit UV-Lasern kleine, empfindliche Komponenten, einschließlich Leiterplatten und Siliziumwafer, mit weniger Abfall kennzeichnen.

Diese UV-Lasermarkierungsmaschine verwendet eine UV-Laserwellenlänge von 355 nm und soll hohe Absorptionsraten liefern, wodurch Hitzestress minimiert wird, der zu beschädigten Produkten führen kann.

MECCO vermarktet diese Maschine mit folgenden Merkmalen, die sie von Konkurrenzprodukten unterscheiden:

• Markieren Sie Materialien, die hitzeempfindlich sind
• In Echtzeit sichtbarer Live-Zeiger für die Vorschaumarkierung
• Die kleine Stellfläche für die Rackmontage im 19-Zoll-Format erleichtert die Integration in andere Geräte und vorhandene Montagelinien
• Keine Verbrauchsmaterialien und minimale Wartung tragen zur Reduzierung der Betriebskosten bei
• Montieren Sie den Laser in beliebiger Ausrichtung
• Integrierter Sicherheitsverschluss

Dieses spezielle Modell ist luftgekühlt und verfügt über einen gepulsten UV-Faserlaser. Der gepulste Betrieb von Lasern bezieht sich auf alle Laser, die nicht als Dauerstrichlaser klassifiziert sind, sodass die optische Leistung in Impulsen von bestimmter Dauer und mit einer bestimmten Wiederholungsrate auftritt.

Eine solche Anwendungsweise ermöglicht die Erzeugung von Impulsen mit möglichst großer Energie. Darüber hinaus wird ein Galvoscanner zum Scannen in XY-Richtung verwendet.

Galvo-Scanner sind motorisierte Spiegelhalterungen und -systeme, die zur Laserstrahllenkung oder für Scananwendungen verwendet werden. Hierbei handelt es sich um eine ausgefeilte Methode, die eine sehr präzise Steuerung des Laserstrahls ermöglicht.

Dies ist der  UV-Lasermarkierer HeatSign HS-UV03 . Das neueste Design der UV-Laserquelle trägt zu einer hochpräzisen Markierung bei. Die Quelle verlängert nicht nur die Lebensdauer der Maschine, sondern reduziert auch die Strominstabilität auf weniger als 3 %.

Eine kurze Pulsbreite und eine hohe Spitzenleistung ermöglichen es dem Laser, Fließlinienstandards zu erreichen. Bei vielen Herstellungsprozessen handelt es sich um schnell laufende Produktionslinien. Um zusätzliche Zykluszeiten zu vermeiden und die Produktflussraten ohne Unterbrechung für die Markierung aufrechtzuerhalten, müssen die Teile stattdessen während der Bewegung markiert werden.

Dieser Prozess der Lasermarkierung eines Bauteils, während es sich schnell an einem festen Laser vorbeibewegt, wird als Fließlinienstandard bezeichnet. Dies bedeutet, dass das Design dieser Maschine hinsichtlich der Anwendbarkeit äußerst flexibel ist.

Das oben gezeigte Modell hat eine Markierfläche von 100 mm x 100 mm und eine Markiergeschwindigkeit von 9000 mm/s. Diese Maschine ist außerdem auf Luft zur Kühlung angewiesen, ein kritischer Aspekt beim Betrieb von Lasergeräten. Ein wichtiges Merkmal ist, dass dieser Laser im nahen TEM00-Modus arbeitet.

Ein TEM00-Strahl hat ein räumliches Profil, das nahezu Gauß-förmig ist (>95 %), und das sich während seiner Ausbreitung nicht ändert (d. h. vom Austritt aus dem Laser bis ins Fernfeld). Ein instabiler Laser mit einem Spiegel mit abgestuftem Reflexionsvermögen erzeugt einen Strahl, der im Nahfeld nur zu 70–80 % der Gaußschen Kurve entspricht. Vereinfacht ausgedrückt: Der Laser führt seine Markierungsaufgaben mit einer sehr hohen Genauigkeit aus.

Dies ist der Hunst Laser ET-UV3. Es gibt ihn in drei Varianten der UV-Laserleistung: 3 Watt, 5 Watt und 10 Watt. Ein wesentlicher Unterschied zwischen dieser Maschine und den oben genannten besteht darin, dass es sich um eine wassergekühlte Maschine handelt. Es hat eine Markierungsgeschwindigkeit von bis zu 8000 mm pro Sekunde und eine maximale Markierungstiefe von bis zu 0,5 mm. Hunst vermarktet diese Maschine mit Flug- und Rotationsmarkierungskapazität.

Darüber hinaus ist die von der Maschine verwendete Software mit gängigen Designsoftware wie AutoCAD und Photoshop kompatibel. Dies ist eine großartige Funktion, die eine einfache Integration in den Arbeitsablauf der Designer ermöglicht, die die Markierungen entwerfen.

Die Preise dieser Maschinen können zwischen 10.000 und 20.000 USD variieren. Die Preisunterschiede sind nicht nur marken- und qualitätsabhängig. Da diese Maschinen so konfiguriert werden können, dass sie den Anforderungen der Endbenutzer entsprechen, können sich durch die Anpassung die Kosten ändern. Daher wenden sich die meisten Hersteller an ihre Kunden, indem sie sie um ein Angebot bitten.

Abschluss

In naher Zukunft werden Lasertechnologien den Markier- und Gravurmarkt bestimmen. Für empfindliche Materialien und wenig wärmebeständige Materialien oder für Prozesse, die eine sehr hohe Präzision erfordern, werden UV-Laser die dominierende Technologie sein. Angesichts der Vielseitigkeit, die diese Geräte bieten können, können UV-Lasergravierer zur Technologie der Wahl werden.

Darüber hinaus wurden ihre Verwendungsmöglichkeiten oben ausführlich besprochen, um den Benutzern ein gutes Verständnis der Domäne zu vermitteln. Es ist wichtig, die Stärken und Schwächen jeder Technologie zu verstehen.

Daher ist die Situation bei UV-Laserbeschriftungsmaschinen ähnlich. Aus preislicher Sicht scheinen diese Maschinen einen hohen Preis zu haben, aber ihre Leistung und ihr wartungsfreier Betrieb decken den hohen Preis und noch ein bisschen mehr ab.

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