„Wenn Sie sich mit der Lasermarkierung von Kunststoffen befassen, betreten Sie ein kniffliges Gebiet“, sagt Laseranwendungsguru Josh Christley. „In vielerlei Hinsicht unterscheidet es sich völlig vom Markieren von Metallen. Metalle sind relativ unkompliziert. Aber Kunststoffe sind komplex; das macht sie so vielseitig. Und bei dieser Komplexität bekommt man einen Hauch von Unsicherheit.“

Wir beantworten Ihnen die am häufigsten gestellten Fragen zur Lasergravur auf Kunststoffen und welche Lasergravur-/Markiermaschinen am besten zum Markieren von Kunststoffen geeignet sind.

 

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Die Lasermarkierung kann eine der erfolgreichsten Methoden zum Markieren oder Gravieren von Kunststoffen sein – über Etiketten, Drucken und andere Alternativen – wenn Sie den richtigen Typ von Lasermarkiermaschine für Ihre Anwendung verwenden.

Eines der Hauptmerkmale, das die erfolgreiche Markierung von Kunststoffen so schwierig macht, ist die große Vielfalt an verfügbaren Verbindungen, einschließlich Polycarbonat, Polyethylen und Silikon; außerdem können übliche Füll-, Extender- und Zusatzstoffe sowie Farben die Markierungen auf Kunststoffen beeinträchtigen.

Um den besten Weg zur Lasermarkierung von Kunststoffen und anderen Materialien für Hersteller zu finden, verwendet das MECCO-Team einen evidenzbasierten Prozess, um die Anforderungen zu definieren, die technische Machbarkeit zu bewerten und eine kundenspezifische Lösung zu entwerfen.

 

F&A VON EXPERTEN: LASERGRAVUR VON KUNSTSTOFFEN

 

F: Laserbeschriftung IST also eine praktische Lösung für Kunststoffteile?

 

Josh: Oh, natürlich. Es ist seit Jahrzehnten ein zuverlässiges Arbeitstier in einem ganzen Spektrum von Branchen. Luft- und Raumfahrt, medizinische Instrumente und Geräte, Halbleiter, Automobilherstellung … jede Woche sehe ich, dass neue Teilsektoren die Lasermarkierung in ihre Produktionslinien integrieren, um Kunststoffteile mit Text (wie Seriennummern und Teilenummern) zu gravieren; maschinenlesbare Daten (Barcodes, Unique-ID-Codes, 2D-Codes); oder Grafiken (Logos und andere Markenzeichen).   

 

 

Im Vergleich zu Lasern spielen andere Direktmarkierungstechniken wie Nadelprägen nicht immer gut mit Kunststoffformen und -oberflächen. Und sowohl Druck- als auch Klebeetiketten sind in Bezug auf Kosten (denken Sie an die Verbrauchsmaterialien), Umweltauswirkungen, Beständigkeit, Sichtbarkeit, Geschwindigkeit, Flexibilität und Wartung unzureichend. Die Laserbeschriftung ist also sehr sinnvoll, sowohl für Kunststoffe als auch für andere Materialien.

 

„Akzeptieren Sie die Tatsache, dass keine zwei Anwendungen genau gleich sind. Betrachten Sie jede pauschale Aussage zur Lasermarkierung auf Kunststoffen mit Vorsicht. Machen Sie sich bewusst, dass Ihre Situation einzigartig ist und dass es einer gründlichen Analyse bedarf, um die richtige Lösung zu finden.“ 

- Josh Christley, Anwendungsmanager, MECCO

 

F: Aber es gibt keinen einheitlichen Ansatz für die Lasermarkierung von Kunststoffen, oder?

 

Josch: Richtig. Das gilt auch, wenn Sie Metalle markieren. Die gleichen Grundregeln gelten jedes Mal, wenn Sie nach einem Lasersystem suchen, das zu Ihrer Anwendung passt: Für einen reibungslosen, risikoarmen Übergang zu einer neuen Technologie ist es die erste Priorität, sich mit einem Anbieter in Verbindung zu setzen, der bereit ist, Ihnen bei der Einarbeitung zu helfen in Ihre Prozesse, Ziele und Ihr Geschäft. So erhalten Sie ein System, das für Sie funktioniert.

 

Das sind die Grundlagen für die Arbeit mit jedem Material. Erst wenn es sich bei dem Material um ein Polymer oder einen Verbundstoff handelt, wird es interessant.

 

F: Sie sagten, das Markieren von Metallen sei relativ einfach. Was macht die Kunststoffkennzeichnung so kompliziert?

 

Josh: Es ist wie der Unterschied zwischen Dame und Schach.

 

Zunächst entwickeln wir jedes von uns gebaute System kundenspezifisch, um die Eigenschaften des Produktionsmaterials so genau wie möglich an die Wissenschaft und Technik des 21. Jahrhunderts anzupassen. Nichts ist von der Stange. Das bedeutet, dass wir viel mehr über Ihren Rohstoff wissen müssen, als Sie vielleicht vermuten.

 

Schauen Sie sich nur die Vielfalt der gebräuchlichen Harze an. Alle Polys: Polyamid, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polyarylsulfon, Polyetherketon, Polyimid, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyester, Polyethylenterephthalat. Dann haben Sie Delrin, Silikon, Olefine, Butadien, Styrol und so weiter. Jeder verhält sich auf seine eigene Weise und reagiert unterschiedlich auf Variationen des Lasertyps, der Leistungseinstellung und der Impulsdauer.

 

 

 

Eine weitere Wendung: Jede dieser Verbindungen kann sich von Charge zu Charge unterschiedlich verhalten, insbesondere wenn wieder gemahlene Harze in die Mischung gelangen.

 

Darüber hinaus kann das Material eines Harzherstellers auf subtile Weise von dem nominell ähnlichen Produkt eines anderen Herstellers abweichen. Deshalb rate ich unseren Fertigungspartnern, wenn sie den Lieferanten wechseln, immer, uns eine Musterserie von Teilen aus dem neuen Material zuzusenden. Unser Qualitätssicherungslabor testet die neuen Teile unter den gleichen Bedingungen, die bei der Entwicklung des Kundensystems galten, und meldet sich, wenn Bedenken auftreten. Später kann unser Archiv mit physischen Mustern und konsistenten Testdaten Ihren internen Troubleshootern helfen, Ursachen und Abhilfemaßnahmen für eventuell auftretende Unregelmäßigkeiten in der Produktionslinie aufzuspüren.

 

 

F: Aber das deckt nur das reine Harz ab. Was ist mit Füllstoffen, Streckmitteln und anderen Additiven, die eine Markierung auf Kunststoff bewirken?

 

Josh: Aus Gründen, die nichts mit der Kennzeichnung zu tun haben, enthalten Harze normalerweise Additive, die für das spezifische Teil, Produkt, Verfahren und den Preispunkt ausgewählt werden. Nicht selten enthalten Produktionsmaterialien 50 Prozent oder mehr Füllstoffe wie Calciumcarbonat, Calciummetasilikat, Talk, Glimmer oder Gips oder sogar Glasfasern. All dies – und mehr – kann die Wechselwirkung von Laser und Kunststoff beeinflussen. Additive optimieren das Material für seinen Zweck, aber sie stellen den Konstrukteur des Lasersystems auch vor eine andere Reihe von Variablen.

 

Habe ich Farbe schon erwähnt? Lassen Sie mich nur zwei Beispiele nennen: Ein Faserlaser kann beispielsweise weißes Delrin oder durchsichtiges Polypropylen nicht effektiv markieren, da die Faserwellenlänge – 1.064 nm – direkt durch das Material geht. Derselbe Laser kann jedoch eine lesbare, khakifarbene Markierung auf Delrin setzen, das mit lichtabsorbierendem Ruß pigmentiert wurde. 

 

Eine andere Lösung könnte darin bestehen, ein weißes oder transparentes Teil mit einem klaren, nanopartikelhaltigen Polymerfilm zu beschichten, der die entsprechende Wellenlänge selektiv absorbiert.

 

Farbe ist jedoch selten ein triviales Thema. Faktoren wie Kundenspezifikationen oder bereits bestehende FDA-Zulassungen können eine Farbänderung unpraktisch machen. Stattdessen können Sie und Ihr Lasertechnikpartner Ihre Wahl der Leistungseinstellung, des Lasertyps oder des Markierungseffekts überdenken.

 

F: Was meinen Sie mit „Überdenken Sie Ihre Wahl des Markierungseffekts“, wenn Sie Kunststoffe markieren?

 

Josh: Abhängig von der Wellenlänge des Lichts, der gelieferten Leistung und der Zusammensetzung der Oberfläche selbst erzeugen Lasermarkierer eine Vielzahl kontrollierter Farb- oder Strukturänderungen auf oder in Kunststoffoberflächen. Zu den Effekten gehören:

Ablation oder Verdampfung

Schäumen oder Schäumen

Chemische oder molekulare Veränderung

Verkohlung

Gravur

Schmelzen

Technische oder ästhetische Überlegungen können den besten Markierungseffekt für die Aufgabe vorschreiben, obwohl bestimmte Kombinationen von Lasertechnologie und Oberflächenmaterialien die Auswahl an Optionen einschränken können.

 

F: Welche Art von Lasermarkiermaschine sollten Hersteller zum Markieren oder Gravieren von Kunststoffen verwenden?

 

Josh: Es gibt keine einzelne Laserklasse, die für alle Anwendungen ideal ist. Für die Markierung von Kunststoffen empfiehlt das MECCO-Team in der Regel ein System, das auf einer branchenerprobten Technologie basiert. 

 

Kunststoffe laserbeschriften? Erfahren Sie mehr über Kunststoffgraviermaschinen 

 

CO2-Laserbeschriftungsmaschine: Zuverlässige, kostengünstige Leistung und hochwertige Markierung für Kunststoffe und eine Vielzahl anderer Materialien. Die CO2-Markierung ist eine risikoarme Lösung, wenn Sie andere Markierungstechnologien ersetzen, wie z. B. Nadelprägung oder nicht permanente Methoden wie Tintenstrahl oder Etikettierung.

 

Grüne Laserbeschriftungsmaschine: Am besten geeignet für Materialien, die zu dünn oder hitzeempfindlich für einen CO2-Laser sind. Grüne Laser arbeiten bei 532 nm, und mit dieser niedrigeren Wellenlänge erhalten Sie eine höhere Absorptionsrate als mit einem CO2-Laser. Das bedeutet, dass sie das umgebende Material weniger wahrscheinlich verbrennen, weil sie weniger Wärme erzeugen. Und der SMARTmark Green Laser kann eine maximale Ausgangsleistung von 20 W erreichen, mehr als dreimal so viel wie andere grüne Lasermarkierungstechnologien.

 

UV-Laserbeschriftungsgerät: Gut geeignet zum Beschriften von wärmeempfindlichen Materialien, einschließlich einer Reihe von Kunststoffen, von HDPE und Silikon bis hin zu Polycarbonat und Polyethylen. Mit einer Wellenlänge von nur 355 nm kann dieser UV-Laser ultrafeine Markierungen mit hohem Kontrast erzeugen. Hersteller medizinischer Geräte schätzen UV-Laser wegen ihrer Fähigkeit, hygienische Markierungen anzubringen, und Automobilunternehmen können sie für eine Vielzahl von Teilen verwenden. 

 

Faserlaser-Markierungsmaschinen: Wenn es auf hohen Kontrast und minimale Oberflächenstörungen ankommt, sind konventionelle Faser- und diodengepumpte Laser zwei bewährte Alternativen.

 

 

F: Es hört sich so an, als wäre die Bandbreite an Variablen und möglichen Lösungen überwältigend. Wie fängst du überhaupt an, sie zu sortieren?

 

Josh: In gewisser Weise ist es so einfach wie die erste Frage, die die meisten Kunden stellen: „Kannst du mein Plastik markieren?“  

 

Als Reaktion darauf haben wir ein System entwickelt, das wir The MECCO Experience nennen und das unser Team und den Kunden durch einen logischen Entscheidungsprozess führt. Wir haben einen Prozess, um die Anforderungen streng zu definieren, ihre technische Machbarkeit zu bewerten und eine kundenspezifische Lösung zu entwerfen.

 

Jeder Schritt ist evidenzbasiert. Wir testen nicht nur das Material jedes Kunden, bevor wir überhaupt daran denken, eine Maschine zu verkaufen; Wir legen großen Wert darauf, genau das Produkt oder Teil zu testen, das die Produktionslinie herunterläuft. Das bedeutet, dass wir herausfinden müssen, wie viele Harzanbieter das Projekt liefern, und Proben von jedem Anbieter testen müssen. Mit den vorliegenden Testergebnissen können wir mögliche Änderungen in der Materialzusammensetzung oder Farbe untersuchen, um eine bessere Leistung zu erzielen.

 

Unterwegs fragen wir nach Dingen, die Sie vielleicht noch nicht auf Ihrem Radar hatten. Wie heiß wird Ihr Teil zum Beispiel sein, wenn es die Markierungsstation erreicht? So seltsam es auch klingen mag, die Temperatur spielt eine Rolle. Hersteller möchten das Teil oft gleich mit einem Geburtsdatum kennzeichnen. Aber einige Kunststoffe – zum Beispiel in der Spritzgussindustrie – brauchen Zeit zum Abkühlen, Aushärten und Stabilisieren. Das bei Raumtemperatur getestete Musterteil, das wir im Labor testen, kann auf Markierungen anders reagieren als das gleiche Teil direkt aus der Form.

 

Einzelheiten, Einzelheiten. Unabhängig davon, mit welchem ​​Lasersystemanbieter Sie zusammenarbeiten, sollte er ein gleichwertiges Maß an Service, Analyse und Aufmerksamkeit für Details bieten.

 

F: Möchten Sie etwas hinzufügen, um die Lasermarkierung auf Kunststoffen zu entmystifizieren?

 

Josh: Wie gesagt: Ja, es gibt eine Menge Variablen zu berücksichtigen. Aber die potenziellen Vorteile der Lasermarkierung von Kunststoffen – Kosteneinsparungen, Produktivität, geringere Risiken und Ausfallzeiten – sind enorm.

 

Sich bewusst zu machen, dass es Komplexität gibt und dass es keine One-Size-Fits-All-Lösung auf die Schnelle gibt, ist ein wichtiger erster Schritt. Die Grundlagen legen, Hausaufgaben machen, Expertenrat einholen, das zahlt sich aus. Es ist machbar, ein kleiner Schritt nach dem anderen.