Wie lange hält eine Laserbeschriftung?

Die Haltbarkeit einer Laserbeschriftung wird durch den Lasertyp, die Materialeigenschaften, die Beschriftungstiefe und den Mechanismus der Oberflächenverformung bestimmt. Die wichtigsten Beschriftungsverfahren umfassen Oberflächenverfärbung, Mikroätzen, Schmelz-Wiederverfestigung und Tiefengravur. Unterschiedliche Laser weisen unterschiedliche Energieabsorptionseigenschaften bei Metallen, Kunststoffen, Glas und organischen Materialien auf; daher variiert entsprechend die Haltbarkeit.

I. Haltbarkeit der Faserlaserbeschriftung

Faserlaser arbeiten typischerweise bei einer Wellenlänge von 1064 nm und eignen sich für metallische Materialien, da sie eine hohe Energiekoppelleistung auf Metalloberflächen bieten. Zu ihren Hauptmarkierungsverfahren gehören Oxidverfärbung, Oberflächenschmelzen, Flachgravur und Tiefgravur.

1. Metallmaterialien

Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium, Kupfer
Faserlaser können Gravurtiefen von 0,01–0,5 mm erreichen (abhängig von Leistung und Scandurchläufen). Die Tiefgravur gilt als dauerhafte Markierung auf metallischen Materialien und kann theoretisch die gesamte Nutzungsdauer des Materials überdauern, ohne durch Reibung, Korrosion oder UV-Zerfall beeinträchtigt zu werden.
Oberflächenverfärbung (wie Schwarzmarkierung oder Farbmarkierung) basiert auf der Modifizierung der Oxidschicht; ihre Haltbarkeit nimmt bei starker Beanspruchung oder in korrosiven Umgebungen ab, bleibt jedoch unter normalen Bedingungen mehrere Jahre stabil.

2. Kunststoffmaterialien

Faserlaser verursachen eine Karbonisierung, Schaumbildung oder Verfärbungsreaktionen auf Kunststoffen. Aufgrund der thermischen Belastungsgrenzen von Kunststoffsubstraten beträgt die Kennzeichnungstiefe gewöhnlich weniger als 0,05 mm.

Die Haltbarkeit hängt von der UV-Beständigkeit des Kunststoffs und der Umgebungstemperatur ab und liegt im Allgemeinen bei 3–10 Jahren.

Langfristige Außenbelastung kann eine Alterung des Substrats bewirken, wodurch die Sichtbarkeit der Markierung verringert wird.

II. Haltbarkeit der UV-Laserbeschriftung

UV-Laser arbeiten bei 355 nm und führen eine „kalte“ Bearbeitung durch, die für Polymere, Glas und einige Metalle geeignet ist. Die primäre Oberflächenreaktion ist das photochemische Brechen von Bindungen mit einer minimalen Wärmeeinflusszone.

1. Kunststoffmaterialien

UV-Laser erzeugen hochkontrastige Markierungen auf Kunststoffen mit gleichmäßiger Verfärbung und scharfen Kanten der Zeichen.

Die Markierungstiefe liegt typischerweise unter 0,02 mm.

Die Haltbarkeit hängt von der Beständigkeit des Materials gegenüber Photodegradation ab und beträgt im Allgemeinen über 5–10 Jahre.

UV-Laser eignen sich nicht für Tiefengravuren; daher ist ihre Abriebfestigkeit geringer als bei Faserlaser-Tiefengravuren auf Metallen.

2. Glasmaterialien

UV-Laser können Mikrorissstrukturen oder flache Ätzungen auf Glasoberflächen erzeugen, mit Markierungstiefen von etwa 0,005–0,03 mm.

Diese Art der Markierung ist dauerhaft und verblasst im Laufe der Zeit nicht.

Langfristige Stabilität ist typisch für optisches Glas, pharmazeutisches Glas und elektronisches Glas.

3. Metallmaterialien

UV-Laser erzeugen auf Metallen eine äußerst flache Rauhigkeitsstruktur oder Verfärbungen mit begrenzter Tiefe.

Die Haltbarkeit ist für Umgebungen mit hoher Reibung unzureichend.

Häufig verwendet für hochpräzise Markierungen wie QR-Codes und Seriennummern, jedoch nicht für Tiefengravuren.

III. Haltbarkeit der CO₂-Lasermarkierung

CO₂-Laser arbeiten bei 10,6 μm und weisen einen hohen Absorptionswirkungsgrad bei organischen Materialien auf. Sie eignen sich für Holz, Leder, Papier, Glas und Keramik.

1. Holz, Leder, Papier

Der Markiermechanismus beruht auf Verschwelung oder Ablation, mit Tiefen im Bereich von 0,1–1 mm.

Diese Markierungen sind dauerhaft, jedoch kann in Umgebungen mit hoher Reibung oder Luftfeuchtigkeit eine Alterung des Materials dazu führen, dass die Markierung verblassen kann.

Unter Innenbedingungen können sie über viele Jahre stabil bleiben.

2. Glas

CO₂-Laser erzeugen durch Mikrofrakturierung eine bereifte Wirkung auf der Glasoberfläche.

Dies ist eine dauerhafte Markierung, die im Laufe der Zeit nicht verblassen wird.

Die aufgeraute Schicht kann durch starke mechanische Reibung teilweise poliert werden, ist aber nur schwer vollständig zu entfernen.

3. Kunststoffe

Kunststoffe weisen große Unterschiede in der Absorption von CO₂-Laserenergie auf. Die Markierung erfolgt durch Schmelzen, Verdampfen oder Verfärben.

Die Markierungstiefe ist gering und die Haltbarkeit hängt von der Alterungsrate des Kunststoffs ab.

Im Vergleich zu UV-Lasern ist die Kantenpräzision niedriger, aber die Haltbarkeit ist ähnlich, in der Regel etwa 3–10 Jahre.

IV. Faktoren, die die Haltbarkeit der Markierung beeinflussen

1. Gravurtiefe: tiefe Gravur > flache Gravur > Oberflächenverfärbung.

2. Materialabsorptionsrate: eine höhere Absorption führt zu stabileren Markierungen.

3. Oberflächenoxidation oder Beschichtungseigenschaften: Beschichtungen können abnutzen und somit die Haltbarkeit der Markierung verringern.

4. Umweltfaktoren: UV-Strahlung, chemische Korrosion und mechanische Abnutzung verringern den Kontrast.

5. Übereinstimmung von Laser- und Materialwellenlänge: eine korrekte Wellenlängenwahl verbessert die Stabilität der Markierung.