Lasertechnik | Präzise Schnitte und Markierungen

Mit der Lasertechnik hat die Industrie ein präzises und effizientes Materialbearbeitung. So sorgen Lasermarkierer für dauerhafte Kennzeichnungen, während Ultrakurzpulslaser extrem feine Schnitte im Femosekundenbereich erzeugen. Diese Technologien bieten hohe Genauigkeit und Flexibilität, wodurch sie für eine Vielzahl von Anwendungen in der Fertigung und Produktion unverzichtbar sind.

Inhalt

• Ultrakurzpulslaser macht QR-Code in Kunststoff scannbar
• Ultrakurzpuls Laserabtragen für hoch präzise Werkstoffe
• Lasermarkierer für Metall und Kunststoff mit Rückverfolgbarkeit
• Hocheffizienter Kurzpuls-Lasermarkierer für schnellere Markierungen
• 3D Laser verbessert Gehäuse- und Schaltschrankbearbeitung
• Technologie zum Schaumstoff lasern von Arpro bis 1,5 mm Tiefe

Ultrakurzpulslaser macht QR-Code in Kunststoff scannbar

22.07.2020 | Hailtec hat einen Durchbruch in der Mikrostrukturierung erzielt. Es ist gelungen, einen in Kunststoff gespritzten QR-Code zu erzeugen (Bild oben), der scannbar ist. Möglich wurde das Verfahren zur Bearbeitung mit einem Ultrakurzpulslaser mit Femto-Laserstrahlen. Keppler Feinmechanik zeigt als Auftraggeber die Anwendung am Beispiel eines Münzchips.

Die Entwickler sehen ein breites Anwendungsspektrum für solche QR-Codes auf Kunststoff. „Wir benötigen einen Formeinsatz, mit dem wir QR-Codes aus Kunststoff spritzen können, die mittels Smartphone oder anderer Geräte lesbar sind“, war die Anfrage von Jochen Keppler von Keppler Feinmechanik. Ein QR-Code funktionierte bis dato nur als schwarz-weiß Kontrast. Also klang das zunächst unmöglich.

Reflektion als Alternaive zu schwarz-weiß Kontrast

Auch ein namhafter Spritzgießmaschinen Hersteller versicherte ihm, das Vorhaben sei „nicht machbar“. Dennoch war Jochen Keppler davon überzeugt, dass sich die Idee auf Basis von Reflektion an der Oberfläche realisieren ließe und wandte sich an den Experten für Lasertechnik Hailtec, den er als richtigen Partner einschätzte.  

Alexander Renz, Geschäftsführer von Hailtec und sein Team nahmen die Herausforderung dieser Materialbearbeitung an. Sie holten zudem Sylvia Goldbach von Taktilesdesign mit ins Boot. Bei der Entwicklung funktioneller Oberflächenstrukturen von Komponenten kooperieren die Experten für Texturentwicklung bei Taktilesdesign und für Ultrakurzpulslasern bei Hailtec schon seit Jahren miteinander.

Aufgeben keine Option, um das Unmögliche möglich machen

„Während des Projekts hatte ich manchmal das Gefühl, als versuchten wir das Unmögliche möglich zu machen. Doch Aufgeben kam nicht infrage. So haben uns wir uns immer tiefer in das Thema quasi verbissen. Heute sind wir wahnsinnig stolz, es geschafft zu haben“, erzählt Alexander Renz.

Mithilfe des Ultrakurzpulslaser, auch UKP-Laser, entstand so die geometrisch optimierte Mikrostruktur eines in Kunststoff gespritzten QR-Codes. Die Mikrostrukturierung erzielt mit gezielter Lichtbrechung einen tiefschwarzen Effekt und kann damit von Smartphones gescannt werden. Das funktioniere sogar mit einem Foto des Münzchips.

Kunststoff mit Wolfram für Münzchips

Keppler fertigte für ein erstes Anwendungsbeispiel mit der Bearbeitung eines Münzchips für Einkaufswagen. Verwendet wurde ein Kunststoff von Polyone auf Polyamid Basis, der mit 80 % Wolfram gefüllt ist. Dank seiner hohen Dichte von 11 g/cm³ hat er eine sehr hohe Wertigkeit.

3D Drucker | Additive Fertigung von Kunststoffteilen

Die Entwicklung des ersten in Kunststoff gespritzten QR-Codes wollten die Entwickler eigentlich auf den Technologie-Tagen bei Arburg vorstellen, doch leider vereitelte die Corona-Pandemie auch dieses Vorhaben.

Die Anwendungen für Kunststoff QR-Codes sind vielversprechend und vielseitig. So könnten sie auf Autoreifen und anderen Konsumgütern Informationen speichern. Auch für den industriellen Einsatz zum Beispiel bei Werkzeug- und Formenbauern, Spritztechnologen ist das Potential dieser neuen Technologie riesig.

3D-Mikrostrukturen feiner als mit Nanolaser

Der Ultrakurzpulslaser erzielt mit seinem Femtosekundenlaser 3D-Mikrostrukturen mit deutlich feinerer Auflösung als es die herkömmliche Nanolasertechnologie vermag. Das Material sublimiert direkt ohne Wärmeeinwirkung und Schlackebildung. Die Nacharbeit wird so minimal. Heiltec verleiht mit dem Ultrakurzpulslaser Bauteilen funktionelle Oberflächen wie antibakterielle, tribologische, hydrophobe oder hydrophile Strukturen. Ddiese Hochtechnologie bietet das Unternehmen on demand.

Ultrakurzpuls Laserabtragen für hoch präzise Werkstoffe

02.11.2018 | Hail-Tec bietet als erstes Unternehmen in Deutschland das Verfahren Ultrakurzpuls Laserabtragen (UKP Laserabtragen) als Dienstleistung an. Bei dieser Hightech-Variante der Material Bearbeitung werden Laser Impulse in Femtosekunden Bereich genutzt, um hochpräzise Werkstücke zu fertigen. Diese erfüllen selbst höchste Ansprüche der Medizintechnik. Alleine schon die technischen Kennzahlen der Ultrakurzpuls Laser sind beeindruckend. 

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt eine Femtosekunde (0,000 000 000 000 001 s) pro 0,33 µm. Dabei wird eine Puls-Spitzenleistung von über 100 MW erzeugt. Damit lassen sich  Werkstoffe mit nie dagewesener Präzision bearbeiten. Konkret geht es um das Abtragen, Texturieren und Bohren in industriellen Bereichen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind und durch die Lichtgeschwindigkeit den „kalten Abtrag“ von Schichten am Werkstück ermöglichen.

Bisher blieb der Zugriff auf derartige Hochtechnologie in der Industrie nur wenigen Unternehmen vergönnt, die in einen entsprechenden Maschinenpark investieren konnten. Dies ändert sich nun mit dem Service von Hail-Tec, welcher die hoch präzise Bearbeitung von beispielsweise Hartmetall, Diamant, Keramik, Glas und Saphir bietet. Ziel ist dabei die Fertigstellung einzelner Werkstücke innerhalb von zwei Arbeitstagen, für Notfälle gibt es einen 24 h-Service.

Lasermarkierer für Metall und Kunststoff mit Rückverfolgbarkeit

04.10.2018 | Datalogic präsentiert seinen neuen Laserer „Arex 400“. Zusammen mit der Software „Marvis“ erhält der Anwender eine Traceability-Komplettlösung. Die Arex-Serie ist eine Familie kompakter Faserlaser zur Hochgeschwindigkeitsmarkierung auf Metall und Kunststoff für die Automobil- und Elektronikindustrie.

Die Lasermarkierer erreichen sehr gute Kennzeichnungsleistungen und sorgen für Prozessstabilität und Flexibilität. Beim Arex 400 wurde die Systemleistung erhöht und das Design komplett überarbeitet. Der Schreibkopf ist jetzt noch kleiner als zuvor. Das spart Platz und Installationskosten bei der Integration in automatische Produktionslinien.

Darüber hinaus verfügt er über einen programmierbaren Green Spot für ein sofort sichtbares Prozessfeedback.  Zusammen mit der Software Marvis wird der Lasermarkierer zur Traceability-Komplettlösung. Sie ist speziell auf die Integration der Lasermarkierungstechnologie mit DPM-Validierung (Direct Part Marking) ausgerichtet.

Mit dem Marvis-Grafikinterface lässt sich die komplette Markier- und Auslesekette komfortabel über ein einziges Eingabegerät steuern. Die Software kann alle Lasermarkierer und Lesegräte aus dem Datalogic-Portfolio verbinden und unterstützt praktisch jede Art von Markier- und Prüfprozess.

Hocheffizienter Kurzpuls-Lasermarkierer für schnellere Markierungen

31.07.2018 | SIC Marking stellt den Lasermarkierer „i103 HD-Laser“ vor, mit dem sich auf Metall- und Kunststoffteilen direkte Markierungen dank des eingesetzten Kurzpulsfaserlasers präzise erzeugen lassen. Seine technischen Eigenschaften machen es möglich, dass Metalle und Kunststoffe noch kontrastreicher und besser lesbar beschriftet werden können – auch bei nicht so optimalen Oberflächen. 

Bei gleicher Nennleistung kann das Gerät mehr und gezielter Energie ins Material bringen als herkömmliche Systeme. Das Material wird deshalb nur noch punktuell und insgesamt weniger erwärmt, der Bereich der von der entstehenden Wärme betroffenen Zone verringert sich. Das Ergebnis ist deutlich sichtbar:

Da das Material nicht verbrannt oder versenkt wird, sind die Konturen schärfer und somit bestens lesbar. Insbesondere bei Kunststoffen bedeutet dies einen entscheidenden Fortschritt. Außerdem kann nun Aluminium schwarz markiert, oder es können auf Stahl reproduzierbare Farben erzeugt werden. Die Markierfenster des Lasers sind 60 x 60, 100 x 100 oder 170 x 170 mm groß.

3D Laser verbessert Gehäuse- und Schaltschrankbearbeitung

12.06.2015 | Mit der Entwicklung eines neuen 3D Laserzentrums erweitert Kiesling Maschinentechnik das Leistungsspektrum seiner „Perforex“-Schaltschrankbearbeitungszentren deutlich. Steuerungs- und Schaltanlagenbauer können damit neben Flachteilen auch komplette Gehäuse und Schaltschränke per Laserschneiden schnell und präzise bearbeiten. Die Neuentwicklung eignet sich sehr gut für den Einsatz bei Edelstahl, aber auch bei Stahlblech und pulverbeschichteten Blechen. Rittal

Bislang konnten Schaltanlagenbauer mit den Perforex-Maschinen von Kiesling  zwar schon Flachteile und Schaltschränke bearbeiten, dennoch erweitert Kiesling  mit dem 3D Laserzentrum das Anwendungsspektrum deutlich. So lassen sich jetzt komplette Gehäuse und Schaltschränke wie das Kompaktgehäuse AE, das Schaltschranksystem TS 8 und komplett verschweißte Gehäuse wie der SE 8 von Rittal von mehreren Seiten in einem Vorgang ohne Umspannen bearbeiten.

War das Bearbeiten von Edelstahloberflächen bislang mit hohem Werkzeugverschleiß, längeren Bearbeitungszeiten sowie hohem Geräuschaufkommen verbunden, erfolgt die Bearbeitung per Lasertechnologie berührungslos, schnell und vibrationsarm – ohne Anlaufen und Verfärben von Schnittkanten. Außerdem entfällt ein Großteil der manuellen Nachbearbeitungen wie Reinigen und Entgraten. Zur weiteren Prozessbeschleunigung trägt bei, dass die zu bearbeitenden Materialien nicht mehr eingespannt werden, sondern nur auf die Oberfläche der Maschine aufgelegt werden müssen.

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Das Laserzentrum verfügt über eine Bearbeitungsfläche von 1270 x 850 x 2250 mm. Edelstahl und Stahlbleche können in Materialstärken bis zu 3 mm bei einer Schnittbreite von nur 0,3 mm und in einer Geschwindigkeit von circa 550 mm/min bearbeitet werden.

Technologie zum Schaumstoff lasern von Arpro bis 1,5 mm Tiefe

04.03.2014 | Formenbau Thorsten Michel hat ein Verfahren entwickelt, mit der sich Oberflächen aus leichtgewichtigem Arpro Schaumstoff lasern lassen und zwar beim Schäumen und Einspritzen bis zu einer Tiefe von 1,5 mm beliebig gestalten lassen.

Möglich wird das durch die Lasertec Shape-Technologie zum Laserschneiden von Schaumstoffen, mit der sich Strukturen in geometrisch genau definierten 3D-Bereichen präzise wiedergeben lassen. Zusätzliche Beschichtungen oder Verkleidungen können nun auch überflüssig werden.

Außerdem sind Fräsen und Laserschneiden mit nur einer Maschine möglich. Als Materiallösung bieten Arpro Schaumstoffe eine Vielzahl von Vorteilen, angefangen bei Formfestigkeit, Dauerhaftigkeit und geringem Gewicht bis hin zu Energieabsorption, thermischer Isolierung, Beständigkeit gegen Hitze und Chemikalien sowie Geräuschdämmung.

Das Laser schneiden ist zudem äußerst flexibel und kosteneffektiv, denn die Anzahl benötigter Verbindungselemente für den Zusammenbau wird auf ein Minimum reduziert. Außerdem ist das Material zu 100 % recycelbar.

Schaumstoff lasern für die Automobilindustrie

Arpro ist der Schaumstoff für zahlreiche Anwendungen im Automobilsektor wie etwa im Bereich des passiven Sicherheitsschutzes durch Energieabsorption, beim Seitenaufprallschutz in Türverkleidungen. Schaumstoff kommt aber auch in Anwendungen wie Kopfstützen und Sitzkernen sowie Sitz- und Knieschutz zum Einsatz. Aber auch andere Komponenten wie Koffer Raum Ausstattungen eignen sich für diese Laserbearbeitung. Darüber hinaus werden solche Schaumstoffe bzw. Kunststoffe auch in neuen Anwendungen etwa in der Klimatechnik, Heizungs- und Lüftungstechnik oder der Verpackungs- und der Verbrauchsgüterindustrie eingesetzt.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Datalogic, Hail-Tec, Keppler, Kiesling, SIC Marking, Thosten Michel Formenbau.