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Lasergravur von Glas
Jun 15 , 2023| Auf Messen und Workshops wird immer wieder darüber gesprochen, Glas mit einem CO 2 -Laser zu markieren. Manchmal sind die Informationen korrekt und manchmal übertreiben Verkäufer ihre Behauptungen ein wenig. Dieser Artikel soll meine fast 15-jährige Erfahrung darüber weitergeben, was Laser bei der Bearbeitung von Glas leisten können und was nicht. Für Laser-Neulinge gebe ich außerdem einige Tipps, wie man die besten Ergebnisse erzielt. Jeder Lasertyp arbeitet mit einer bestimmten Frequenz. Dieser Frequenzbereich (Wellenlängen des vom Laser erzeugten Lichts) bestimmt, was der Laser schneidet und was nicht. Ein YAG-Laser kann genauso funktionieren wie ein CO2 Da die Frequenz jedoch unterschiedlich ist, wirkt sie sich auf völlig andere Weise auf die Materialien aus. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen, die von Lasern verwendet werden, und jede davon bestimmt, was sie am besten kann. Beispielsweise verhindert die Frequenz eines CO 2 -Lasers mit geringer Leistung, wie er in der Gravurindustrie verwendet wird, zumindest in den meisten Fällen, dass er Metall markiert. Es eignet sich sehr gut für die meisten „natürlichen“ Materialien wie Kork und Holz und eignet sich gut für Acryl und einige Kunststoffe. Andere Laser wie ein YAG- oder Vanadat-Laser funktionieren bei diesen Materialien schlecht, markieren aber viele Metalle problemlos. |
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Da es sich bei Glas um ein „natürliches“ Material handelt (d. h. seine Hauptbestandteile stammen aus der Natur), sollte man annehmen, dass ein CO 2 -Laser Glas ziemlich gut gravieren kann. Ironischerweise wird Glas eigentlich überhaupt nicht graviert, aber es wird markiert, und mit diesem Widerspruch werden wir beginnen zu verstehen, wie ein CO 2 -Laserstrahl mit Glas interagiert. Im einfachsten Sinne wird Glas durch Erhitzen von Silizium (Sand) hergestellt. Wenn es heiß genug erhitzt wird, schmilzt das Silizium und wird zu einer dicken, klebrigen Flüssigkeit. Dieses kann dann in Formen gegossen oder von Hand geblasen werden. Während das geschmolzene Glas abkühlt, bleibt es transparent. Um dem Glas Festigkeit oder Farbe zu verleihen, werden weitere Elemente hinzugefügt. Dabei handelt es sich häufig um Metalle wie Blei, Zink, Kobalt oder auch reines Gold. Im Fall von Blei kann dem Glas eine beträchtliche Menge zugesetzt werden, ohne die Transparenz des Glases zu beeinträchtigen, wie Sie an 24 % Bleikristall sehen können. 24-Karat-Gold hingegen ergibt ein einzigartiges farbiges Glas namens Cranberry. Für Laseranwender ist es wichtig, diesen Teil des Prozesses zu verstehen, denn wie alle erfahrenen Laseranwender wissen, kann man Metall nicht mit CO 2 markieren Laser und das gilt genauso, wenn das Metall geschmolzen ist (in Glas), wie auch, wenn das Metall in Blattform vorliegt. Bisher haben wir erfahren, dass CO 2 -Laser weder Glas gravieren noch den Metallgehalt von Glas bearbeiten können, dennoch haben wir alle mit Lasern markierte Glasgegenstände gesehen. Was gibt? Das ist wirklich nicht so paradox, wie es scheint. Erinnern Sie sich, wie Glas hergestellt wird? Silizium wird auf 2000 °C oder mehr erhitzt, bis es geschmolzen ist. Dann wird es aus dem Ofen genommen und auf irgendeine Weise manipuliert. Dadurch werden über seine Grundelemente hinaus zwei Dinge in das Glas eingebracht: Luft und Feuchtigkeit. Es sind die im Glas eingeschlossene Luft und Feuchtigkeit, die die Lasermarkierung mit einem CO 2 -Laser ermöglichen. Wenn ein Laserstrahl auf das Glas trifft, erhitzt er die Glaselemente einschließlich des Siliziums und etwaiger Metallanteile, aber keines dieser Elemente reagiert auf die relativ geringe Hitze und Frequenz eines CO 2 -Lasers . Was reagiert, ist die zwischen den Elementen Silizium und Metall eingeschlossene Luft und Feuchtigkeit. Sowohl Wasser als auch Luft dehnen sich bei Erwärmung aus. Da das Glas selbst relativ starr ist, muss etwas nachgeben, um die Ausdehnung zu ermöglichen, wenn Moleküle im Glas erhitzt werden, bis sie sich ausdehnen. Dies führt zu mikroskopischen Brüchen im Glas, insbesondere an der Glasoberfläche. Es ist dieses Absplittern oder Brechen, das wir als Gravur betrachten. |
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Wenn das Glas tatsächlich graviert würde, würde es nach der Gravur am Ende wie Kunststoff aussehen. Es würde tatsächlich Material fehlen – verdampft durch die Hitze des Lasers. Aber das ist nicht der Fall. Wenn Sie sich die „gravierte“ Glasoberfläche genau ansehen, werden Sie winzige „Glassplitter“ sehen, die auf der Oberfläche liegen. Schauen Sie noch genauer hin und Sie können die mikroskopisch kleinen Brüche im Glas erkennen. Aus diesem Grund ist es nahezu unmöglich, ein mit dem Laser „graviertes“ Bild zu erhalten, um ein „hochauflösendes“ Bild zu erhalten. Da das Glas erst in diese Richtung und dann in jene bricht, gibt es keine Möglichkeit, die Reaktion mit großer Präzision zu kontrollieren. Es ist wie eine Million winziger Explosionen, die am Rande der Markierung stattfinden. Bei normaler Betrachtung mag die Markierung relativ gerade und sauber erscheinen, aber ein genauerer Blick zeigt, was wirklich passiert. Seit Jahren gibt es eine Debatte darüber, wie die Qualität eines gelaserten Produkts im Vergleich zu einem sandgestrahlten Produkt abschneidet. Vor allem Laserverkäufer tragen manchmal spezielle Scheuklappen, die sie daran hindern, den enormen Qualitätsunterschied zwischen beiden zu erkennen. Glas ist, wenn beides richtig gemacht wird, Sandstrahlen oder Rotationsgravieren, in der Qualität immer einem Laser überlegen. Eine sandgestrahlte Linie kann problemlos gerade und sauber sein, während dies bei einer gelaserten Linie nicht der Fall ist. Daher sollte klar sein, dass Laser nicht die beste Methode zum Markieren von Glas sind – oder? Falsch. Tatsächlich sind Laser in vielen Anwendungen ideal zum Markieren von Glas. Sie sind kostengünstiger, schneller, flexibler und fehlerverzeihender als mechanisches Gravieren oder Sandstrahlen. Erlauben Sie mir, ein paar Vergleiche anzustellen. |
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Mechanisches Gravieren Das mechanische Gravieren von Glas wird in unserer Branche nicht mehr so häufig durchgeführt wie früher. Sicherlich gibt es immer noch Maschinen, die das können, und Graveure, die das sehr gut können. Im Wesentlichen ist eine Rotationsgravurmaschine erforderlich, die in der Lage ist, Glasprodukte in einem speziell konstruierten Behälter zu halten (einzuklemmen), der es ermöglicht, während der Gravur ein wasserbasiertes Kühlmittel auf den Fräser aufzubringen. Der Prozess ist computergesteuert, sodass keine Maske oder Sieb erforderlich ist, er ist jedoch zeitaufwändig und erfordert eine feste Einspannung des Produkts. Produkte mit nicht zylindrischen Formen, Griffen, Ausgüssen oder Vertiefungen können ein großes Problem darstellen. Auch zerbrechliche Gegenstände können ein Problem darstellen. Wenn die mechanische Gravur jedoch richtig durchgeführt wird, entsteht ein wunderschön graviertes Produkt. Sandstrahlen Sandstrahlen wird manchmal auch als „Sandschnitzen“ bezeichnet und wird seit jeher zum Markieren von Glas eingesetzt. Dazu ist ein Schleifmittelstrahl erforderlich (normalerweise handelt es sich dabei nicht wirklich um Quarzsand, sondern um künstlich hergestellte Schleifsandmaterialien wie Aluminiumoxid unter Luftdruck). Die Gravur erfolgt durch Anordnen einer schablonenartigen Maske über dem zu gravierenden Objekt, die alle Bereiche abdeckt des Produkts, das man nicht kennzeichnen möchte. Dadurch kann das Strahlmittel durch die Löcher in der Maske strahlen und das Glas abtragen. Bei richtiger Durchführung sind die Ergebnisse des Sandstrahlens atemberaubend. Der Schnitt kann sehr, sehr flach (sogenanntes „Glasieren“ des Glases) bis sehr tief sein. Es kann sogar in Schichten ausgeführt werden, wodurch innerhalb des Glases ein dreidimensionaler Effekt entsteht. Einige dieser Stücke können für Tausende von Dollar verkauft werden und gelten problemlos als Kunstform. Das Problem besteht darin, dass für jeden Schritt und jedes Teil eine separate Schablone oder Maske erforderlich ist. Die Erstellung und Anwendung nimmt Zeit in Anspruch und birgt einige Einschränkungen hinsichtlich der Detailgenauigkeit eines Bildes. Obwohl die Schablonengrafik mit einem Computer erstellt werden kann, werden die Masken selbst normalerweise entweder mit einer UV-Belichtungseinheit in einem dunklen Raum hergestellt oder in dünne Messingbleche geschnitten, was die Detailgenauigkeit noch weiter einschränkt, aber die mehrfache Verwendung derselben Maske ermöglicht . Die sogenannten „Fotomasken“ oder „Fotoresists“ erfordern die Herstellung eines Filmpositivs, mit dem die Fotoschablonenmaterialien belichtet werden. Dieser Prozess ist schmutzig und erfordert Sand (Schleifmittel), Luftdruck (Luftkompressor) und eine Strahlkabine, um die Verschmutzung einzudämmen. Es ist unmöglich, das Strahlmittel im Gehäuse aufzubewahren. Daher wird dieses Verfahren häufig für sehr hochwertige Produkte, Bleikristall,
Lasergravieren Das Markieren von Glas mit einem Laser ist schnell, einfach, sauber und erfordert keine Maske, Filmarbeit oder Wasser. Am wichtigsten ist, dass das Produkt nicht festgeklemmt werden muss, da kein physischer Kontakt mit dem zu gravierenden Produkt besteht. Wenn es richtig positioniert werden kann, kann es gelasert werden. Gelasertes Glas kann fast alles umfassen, was Sie auf einem Computerbildschirm erzeugen können. Texte, Fotos und Grafiken können gelasert werden. Laser eignen sich besonders gut für die Erstellung hochdetaillierter Kunstwerke – Kunstwerke, die für eine Maske zu komplex wären, oder für Produkte mit komplexen Oberflächen, die das Anbringen einer Maske nicht zulassen würden. Laser haben einige echte Einschränkungen. Eine davon ist die Glasart, die laserbar ist. Jedes Glas mit Metall darin ist verdächtig. Obwohl sich die meisten farbigen Gläser lasern lassen, gibt es Zeiten, in denen so viel Metall hinzugefügt wurde, dass der Laser einen Bereich des Glases „überspringt“. Egal, wie oft Sie es lasern, diese Stellen hinterlassen einfach keine Spuren. Bleikristall ist hoffnungslos. Bleikristall enthält so viel Metall, dass der Versuch, es mit einem Laser zu markieren, nahezu aussichtslos ist. Verschwenden Sie nicht Ihre Zeit. Tatsächlich ist das mit Abstand beste Glas für die Lasergravur das billigste Glas, das Sie in die Finger bekommen können. Dieses wirklich preiswerte Glas hat keinen oder nur einen geringen Metallanteil und zeichnet sich in der Regel sehr gut aus. Diese importierten Weihnachtsdekorationen, Weingläser von Wal-Mart, preiswerte Teller und Platten von Glaswarenhändlern und Bierkrüge aus dem Dollar-Shop sind fast immer ein Traum. Warum sollte Ihr Kunde die zweite Qualität (Lasergravur) dem Sandstrahlen vorziehen? Mehrere Gründe: Zuerst kommt die Zeit. In der gleichen Zeit, die man braucht, um eine Schablone für einen gesprengten Gegenstand anzufertigen, könnte man wahrscheinlich ein Dutzend davon lasern und sie auf den Markt bringen. Zeit ist Geld. Ein Beispiel aus der Praxis ist ein Auftrag zur beidseitigen Gravur von 1.000 mundgeblasenen Weihnachtsornamenten. Zum Sprengen wären zwei Schablonen über einer Kugel, Sprengen und Säubern erforderlich gewesen. Durch den Einsatz des Lasers konnte ich die Bestellung in einem Zehntel der Zeit abschließen. Ohne Vorbereitung kamen die Ornamente aus der Schachtel, in den Laser und wieder zurück in die Schachtel. Eine Sache von jeweils drei Minuten. Der einzige Mehraufwand bestand darin, sie mühsam aus der Schachtel zu nehmen und wieder zurückzulegen. Zweitens sind die Kosten. Mit Ausnahme der wenigen, die erstklassiges Sandstrahlen suchen und dafür bezahlen wollen, sind die meisten Menschen mehr als zufrieden damit, Geld zu sparen und mit der Qualität einer mit einem Laser erstellten Markierung zu leben. Ehrlich gesagt, bis Sie auf die Unterschiede hinweisen, werden die meisten Menschen nicht wissen, dass es einen Unterschied gibt. Drittens ist Komplexität. Wenn Sie mit einem Weinglas oder Bierkrug arbeiten und auf beiden Seiten ein Bild anbringen möchten, müssen Sie wahrscheinlich zwei Masken zum Strahlen anfertigen und auftragen. Wenn die Form des Produkts sehr komplex ist, kann es schwierig sein, die Maske aufzutragen, ohne das Bild zu verzerren. Beim Einsatz eines Lasers gibt es keine Masken. Drehen Sie den Gegenstand einfach um und sagen Sie dem Laser, er solle „Starten“. Was komplexe Krümmungen angeht, spielt das keine Rolle, solange Sie sich innerhalb der besprochenen Grenzen bewegen. Viertens ist der Preis. Das Anfertigen und Anbringen von Schablonen kostet viel Zeit und Geld. Auch das Strahlen des Produkts und die anschließende Reinigung nehmen Zeit in Anspruch. Abfall kann ein wesentlicher Faktor sein, da Teile der Schablone während des Strahlvorgangs „abgestrahlt“ oder weggeblasen werden können und das Objekt ruinieren. Bei einem gelaserten Produkt ist Abfall weniger wahrscheinlich und die Einrichtungszeit über die Erstellung des Bildmaterials hinaus ist nur minimal. Ein sandgestrahlter Bierkrug sieht vielleicht viel besser aus als ein gelaserter, aber wie viel ist ein Kunde bereit zu zahlen?
Glaslaser lassen sich am einfachsten auf einer ebenen Fläche verwenden. Das heißt, sie erfordern eine bestimmte Brennweite oder einen bestimmten Abstand zwischen der Linse und der zu markierenden Oberfläche. Wenn das zu markierende Objekt gekrümmt ist, sind die Einsatzmöglichkeiten eines Lasers sehr eingeschränkt. Es gibt ein paar Tricks, die hier eine gewisse Flexibilität ermöglichen, aber selbst dann ist der Abstand um die Krümmung eines Gegenstands stark begrenzt. Beim Gravieren von Krügen, Weingläsern, Vasen, Weinflaschen und Ähnlichem kann die Verwendung eines Rotationsaufsatzes die Aufgabe erheblich erleichtern, aber dennoch können Abweichungen in der Krümmung und komplexe Winkel ein Problem darstellen. Auch Griffe an Krügen können störend sein, da sie so weit hervorstehen, dass sie tatsächlich gegen die Linsenbaugruppe stoßen, wenn sich der Becher im Drehaufsatz dreht. Da Laser eine Linse verwenden, verfügen sie über eine sogenannte „Schärfentiefe“. Dies ist der Abstand zwischen dem nächstgelegenen scharfen Punkt und dem am weitesten entfernten Punkt. Außerhalb dieses engen Bereichs wird der Laserpunkt unscharf und das Bild wird unscharf. Alles, was innerhalb der Schärfentiefe des Objektivs liegt, wird per Laser auf das Glas graviert und scheint scharf zu sein. Dies gibt uns die Möglichkeit, mit Produkten zu arbeiten, die eine leichte Krümmung aufweisen, wie z. B. Teller, Weingläser usw. Obwohl dies nicht ideal ist, können wir die Linsen auf die beiden Extreme dieser Brennweite fokussieren und zulassen, dass sich das Bild um sie herum wickelt Objekt mit geringer oder keiner sichtbaren Verzerrung. Dazu müssen Sie den Abstand ermitteln, den Ihr Objektiv zulässt, bevor Verzerrungen sichtbar werden. Bei einem 2-1/2-Zoll-Objektiv sind das etwa 1/4 Zoll. Deshalb, Im Allgemeinen „graviere“ ich Glas heiß und schnell. Mit einem 25-Watt-Laser lasere ich Glas mit 100 % Leistung und 100 % Geschwindigkeit. Ich möchte, dass der Laser auf das Glas trifft, seine Wirkung entfaltet und weiterzieht. Nicht jeder ist mit dieser Technik einverstanden und ich sage ihnen: „Wenn etwas anderes für Sie besser funktioniert, dann tun Sie es.“ Das ist es, was für mich funktioniert.“ Ich empfehle außerdem, den PPI des Lasers auf etwa 300 zu reduzieren. Dadurch wird die Wärme besser über das Glas verteilt und die Neigung des Glases zur Bildung von Scherben (winzige Glasflecken, die durch schwere Brüche verursacht werden) verringert. Ich möchte, dass meine Gravuren frei von Splittern sind, obwohl das leichter gesagt als getan ist, da sich jedes Stück Glas anders verhalten kann. Viele Graveure legen gerne eine Schicht nasses Zeitungspapier oder Papiertuch über das Glas, um die Hitzeabstrahlung zu verhindern. Auch hierdurch soll die Anzahl der Shards reduziert werden. Ich habe gemischte Gefühle bezüglich dieser Technik. Manchmal funktioniert es sehr gut, manchmal jedoch nicht. Ich finde es sehr hilfreich, wenn ich Weinflaschen beschrifte oder Laser mit höherer Leistung verwende. Um diese Technik auszuprobieren, wickeln Sie den Gegenstand ein oder bedecken Sie ihn mit einem Stück Zeitungspapier und besprühen Sie ihn dann großzügig mit Wasser aus einer Sprühflasche (geben Sie ein oder zwei Tropfen Spülmittel hinzu, damit das Wasser schneller und gleichmäßiger vom Papier absorbiert wird). Wenn das Papier beim Gravieren auszutrocknen beginnt, stoppen Sie einfach den Laser und sprühen Sie erneut, aber berühren Sie das zu markierende Objekt nicht physisch. Das Ziel von gelasertem Glas besteht darin, einen leicht sichtbaren und glatten Frostfleck zu hinterlassen. Wenn Sie zu heiß oder mit zu vielen Impulsen pro Zoll (ppi) laufen, entsteht übermäßige Hitze und Tiefe bis zur Markierung. Das hört sich vielleicht vorteilhaft an, liegt aber nicht an den Scherben und der ungleichmäßigen Gravur, die dabei entstehen.
Nach der Gravur muss das Glas möglicherweise etwas gereinigt werden. Wenn Scherben vorhanden sind, entfernen Sie diese mit einer Nagelbürste. Normalerweise ist eine Reinigung des Glases erforderlich. Ich verwende Reinigungsalkohol in einer Sprühflasche und ein Bounty-Papiertuch. Der Alkohol reinigt Öle und trocknet schnell. RFH Laser ist ein bekannter Lasermarkenlieferant in China
RFH 10 W UV-Lasergravur QR-Code auf Glas Expert III 355 Ultrastabiler Nanosekunden-UV-Laser 10W12W15WDer von RFH entwickelte und hergestellte UV-DPSS-Laser der Expert III 355-Serie deckt eine Laserleistung von 10 W bis 15 W mit kurzer Pulsbreite (<20 ns bei 40 K), hervorragender Strahlqualität (M² < 1,2) und perfekter Laserpunktqualität (Strahlrundheit >90) ab %). Es wird häufig beim PE/PCB/FPC-Schneiden, Glas- und Saphirschneiden, Bohren, Ritzen und Schneiden in hochpräzisen Mikrobearbeitungsbereichen eingesetzt.
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