Laserbearbeitung - Einführung 

Beim Lasergravieren wird das Grundmaterial durch die Laserstrahlung geschmolzen, beziehungsweise verdampft. Die Intensität der Laserstrahlung muss dabei einen bestimmten Grenzwert, die sogenannte Schwellwertintensität, überschreiten. Die Schwellintensität ist bei Materialien, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, besonders hoch. Aufgrund des Strahlprofils und gegebenenfalls der Wärmeleitung in das Grundmaterial ergibt sich eine konusförmige Vertiefung. Lasergravieren gilt als die rascheste Methode der Laserbearbeitung.

Beim Laserschneiden wird ein plattenförmiges Material durch einen fokussierten Laserstrahl getrennt. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Laser-Schmelzschneiden und Laser-Sublimierschneiden. Beim Laser-Schmelzschneiden wird der Werkstoff, z.B Acryl, geschmolzen beziehungsweise verdampft. Beim Sublimierschneiden wird das Material, z.B. Holz, unter Überspringen der Flüssigphase verdampft.

 

 

Beim Abtragen wird eine Deckschicht verdampft. Dünne Deckschichten, wie Farb- oder Eloxalschichten, eigenen sich besonders gut für die Lasergravur. Weil die Laserstrahlung an diesen Schichten besonders gut absorbiert wird, erzeugt schon eine geringe Laserleistung starke Kontraste. Bei lackierten Kunststoffen kann man durch das Abtragen einer Farbschicht ein Tag/Nachtdesign, etwa für Armaturenbretter, kreieren.

 

Wenn Metall erhitzt wird, verfärbt es sich durch einen Anlasseffekt. Dieser entsteht aufgrund von Gefügeänderungen in der Randschicht. Mit Laser lassen sich Oberflächen gezielt erhitzen. Die Färbung hängt von der erreichten Maximaltemperatur ab. So können, je nach Laserparameter, hellere und dunklere Anlassfarben kreiert werden. Wenn allerdings anlassbeschriftete Teile erhitzt werden, kann die Beschriftung wieder verschwinden.

 

Metalle beschriftet man am besten, indem man die Deckschichten mit keramischen Pulvern (Trotec MetalFix) einbrennt. Die Deckschicht wird mit einem Sprühverfahren aufgetragen und nach der Gravur wieder gesammelt. Nutzt man dieses Verfahren zum Lasergravieren, so kann man sogar mit einem CO2 Laser hohe Kontraste auf den absorptionsschwachen Metallen erzielen. Bei Metall entsteht ein Oxidationsprozess an der Oberfläche. Für die Glasgravur mit Faserlaser gibt es ebenfalls geeignete Pulver.

 

Bei bestimmten Kunststoffen kommt es bei der Laserbearbeitung zum Aufschäumen. Der Laserstrahl schmilzt die Oberfläche des Kunststoffes. Dabei entstehen Gasbläschen, die beim Abkühlen des Materials eingeschlossen werden. Durch das eingeschlossene Gas nimmt das Volumen zu und die Stellen, die mit Laser bearbeitet wurden, erscheinen erhaben.

 

Dieser Effekt lässt sich nur bei Kunststoffen erzielen. Er hängt von der Wellenlänge der Laserstrahlung ab und erfordert in der Regel einen regulären Nd:YAG Laser oder einen speziellen, frequenzverdoppelten Faserlaser. Die Laserstrahlung dringt in den Kunststoff ein und wird an Farbpigmenten absorbiert. Wenn sich die Pigmente chemisch verändern, kommt es zu einer Farbänderung im Material. Da die Laserstrahlung in den Kunststoff eindringt, bleibt die Oberfläche nahezu unbeschädigt. Die Farbänderung hängt vom Pigment und auch vom Grundmaterial ab.

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