Gravur und Tiefengravur von Metallen

Gravieren ist das Abtragen bzw. Entfernen von Material von einer festen Oberfläche. Aufgrund der sehr hohen Intensität des Lasers können Materialien wie Stahl, Titan und (fast) alle anderen Metalle direkt verdampft werden.
Dies ist durch die hohe Pulsleistung des Faserlasers (bei Trotec bis zu 10 kW Spitzenleistung) in Kombination mit einem sehr kleinen Laserspotdurchmesser (bei Trotec ~ 45 μm mit der F-160 Linse) möglich.
Mit dieser Methode können Texte, Logos, Serialnummern oder andere Inhalte in das Material eingraviert werden. Material wird reduziert und die Farbe verändert. Die dabei entstehenden braunen Bereiche bestehen aus Metalloxiden ("Rost") und können mit einem zweiten Reinigungsdurchgang mittels Polierparameter gereinigt werden.
Für die Gravur auf Edelstahl sind eine hohe Leistung, niedrige Frequenz (was zu hoher Energie pro Puls führt) und Markiergeschwindigkeiten von 250 - 900 mm/sec erforderlich.

Der Laserprozess der Tiefengravur ist grundsätzlich identisch mit dem Gravieren, jedoch mit mehreren Durchgängen. In diesen Tipps beschreiben wir zwei verschiedene Parametersätze:

1. Zeitoptimiert
2. Qualitätsoptimiert

Beachten Sie, dass der Parametersatz für optimale Qualität (2) etwa dreimal so lange benötigt bis die gleiche Gravurtiefe erreicht ist. In beiden Fällen kommt ein 20 Watt MOPA Laser mit F-160 Linse zum Einsatz. Am Bild ist oben das zeitoptimierte und unten das qualitätsoptimierte Gravurergebnis sichtbar.

Im ersten Schritt wird die Tiefengravur in einer schnellstmöglichen Zeit erzeugt. Die Laserparameter werden dabei so gewählt, dass die gewünschte Gravurtiefe (in diesem Fall: 200 µm) so schnell wie möglich erreicht wird. Auf die Qualität der Tiefengravur wird dabei nicht geachtet. Dadurch entsteht ein Aufwurf von bis zu 100 µm. Die Gravurtiefe reicht von den gewünschten 200 µm bis zu 240 µm.

Folgende Parameter werden verwendet:

Im zweiten Schritt wird die Tiefengravur mit der bestmöglichen Qualität erzeugt. Die Laserparameter werden dabei so gewählt, dass die gewünschte Gravurtiefe (ebenfalls 200 µm) bei gleizeitig bester Qualität erreicht wird. Die Gravurdauer erhöht sich dadurch um das Dreifache, gleichzeit entsteht aber auch kein Aufwurf. Die Gravurtiefe reicht von den gewünschten 200 µm bis max. 220 µm.

Folgende Parameter werden verwendet:

Wie Sie an diesem Beispiel gut erkennen können, gibt es bei der Tiefengravur von Metallen sehr viele Möglichkeiten. Je nachdem, welche Anforderungen erfüllt werden müssen, können unterschiedliche Parameter eingesetzt werden. Während bei der Zeit-optimierten Variante eher in wenigen Durchgängen (bei vergleichsweise langsamer Geschwindigkeit) viel Material verdampft wird, werden bei der Qualitäts-optimierten Variante deutlich mehr (und schnellere) Durchgänge verwendet, um das Material gleichmäßiger und kontrollierter abzutragen.

Unsere Experten vom Applikationslabor beraten Sie gerne bei Ihren Anforderungen und bemustern gerne Ihre Materialien.

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