Ist die Lasermarkierung von Kunststoff sicher? Ist die Markierung von Kunststoffen effizient?
Kunststoffkomponenten sind in der modernen Fertigung allgegenwärtig. Denken Sie nur an Autoteile oder medizinische Geräte – für die unterschiedlichsten Anwendungen werden Kunststoffe benötigt. Auch bei Unterhaltungselektronik und Haushaltsprodukten kommt in hohem Maße auf Kunststoffmaterialien zurück. Tatsächlich enthalten viele Produkte, die wir täglich nutzen, in der einen oder anderen Form Kunststoffteile.
Wie Sie sicher wissen, sind Kunststoffe sehr gefragt. Und die Hersteller suchen ständig nach Möglichkeiten, sie schneller, effizienter und effektiver zu verarbeiten. Ein wichtiger Schritt dabei ist die Kennzeichnung. Alle Unternehmen müssen Kunststoffteile mit Logos, Seriennummern oder anderen Codes versehen.
Auf den ersten Blick mag das Beschriften von Kunststoff einfach erscheinen. Es kann jedoch schwieriger sein, als man denkt. Verschiedene Kunststoffe reagieren unterschiedlich auf Hitze und Licht. Manche Kunststoffe können während des Beschriftungsvorgangs schmelzen, sich verformen oder sich verfärben.
Kunststoffe lassen sich in der Regel auf verschiedene Arten kennzeichnen. Zu den gängigen Verfahren zählen der Tampondruck, der Siebdruck, die Heißprägung und die Lasermarkierung. Die eigentliche Herausforderung besteht dabei darin, das richtige Verfahren für Ihr Projekt auszuwählen. In diesem Artikel gehen wir auf die Herausforderungen bei der Kennzeichnung von Kunststoffen sowie auf die gängigen Verfahren ein. Sie erfahren, warum die Laserbeschriftung oft die bevorzugte Lösung ist.
Warum sich Kunststoffe nur schwer beschriften lassen
Im Gegensatz zu Metallen ist die Markierung von Kunststoffen wesentlich schwieriger. Verschiedene Kunststoffmaterialien reagieren unterschiedlich auf Laserenergie. Einige absorbieren den Laser gut, während andere ihn reflektieren. Die folgenden fünf Faktoren sind die Hauptgründe dafür, dass die Markierung von Kunststoffen eine Herausforderung darstellt.
Pigmentzusammensetzung
Die Laserbeschriftung von Kunststoff ist aufgrund der Pigmente eine ziemliche Herausforderung. In Kunststoffen werden verschiedene Arten organischer und anorganischer Pigmente zur Farbgebung verwendet. Pigmente spielen eine entscheidende Rolle dabei, wie ein Material Laserlicht absorbiert. Bestimmte Pigmentfarben bewirken, dass der Kunststoff eine bestimmte Wellenlänge reflektiert. Anstatt die Farbe zu verändern, bleicht der Laser die Pigmente aus oder versengt sie. Infolgedessen ist die Markierung mit Lasern sehr schwierig.
Füllstoffe und Zusatzstoffe
Hersteller verwenden aus verschiedenen Gründen unterschiedliche Arten von Füllstoffen und Additiven. Diese verbessern die Gesamtfestigkeit und Flexibilität und beeinflussen häufig auch die thermische Stabilität. Wenn Sie einen Laserstrahl auf solche Kunststoffoberflächen richten, können Füllstoffe oder Additive den Laserstrahl streuen und zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung führen. Dieses ungewöhnliche Verhalten führt letztendlich zu unvollständigen, rauen und fleckigen Lasermarkierungen. Sie erhalten keine gleichmäßige Oberfläche.
Reflektivität
Manche Kunststoffe absorbieren kein Laserlicht. Wenn Kunststoffoberflächen mit Laserlicht in Kontakt kommen, reflektieren oder durchlassen sie es. Beispiele für solche Materialien sind Acryl, Polycarbonat und andere, die Laserlicht effizient reflektieren oder durchlassen. Diese Reflexion oder Durchlässigkeit der Energie erschwert den Markierungsprozess, da für eine gleichmäßige Markierung eine Absorption erforderlich ist. Diese mangelnde Absorption birgt zudem die Gefahr, dass Randbereiche des Materials schmelzen.
Schmelztemperatur
Kunststoffe sind schmelzempfindlicher als Metalle. Bei der Lasermarkierung von Kunststoffen liegen die Schmelzpunkte niedriger als bei Metallen. Man kann beobachten, dass ihr Temperaturbereich sehr eng ist. Wird der Kunststoff extremer Laserhitze ausgesetzt, kann er sich verformen, schmelzen oder an der Oberfläche verkohlen, was die Markierung erschwert. Ist die zugeführte Energie hingegen zu gering, entstehen nicht die gewünschten Markierungen. Hier ist es entscheidend, die Wärmeentwicklung auszugleichen. Andernfalls wird das Material zerstört oder verformt.
Chemische Struktur
Kunststoffe basieren auf unterschiedlichen Polymermolekülen. Dazu gehören unter anderem PVC, Polyethylen und ABS. Jede chemische Verbindung verhält sich bei Laseranregung anders. Manche Kunststoffe können unter Lasereinwirkung leicht zerfallen und eine dunkle Markierung bilden. Andere erzeugen möglicherweise keine glatten Markierungen, sondern gefährliche Dämpfe oder Rückstände. Daher funktioniert eine Einstellung, die bei einem Kunststoff gut funktioniert, bei anderen Kunststoffen möglicherweise nicht reibungslos.
Gängige Methoden zur Beschriftung von Kunststoffteilen
Es gibt viele Möglichkeiten, Kunststoffteile in der Fertigung zu kennzeichnen. Bei einigen Verfahren werden die Markierungen bereits während des Formprozesses angebracht, während andere erst nach der Produktion aufgebracht werden. Jede Technik zeichnet sich durch unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Haltbarkeit, Kosten und Optik aus. Im Folgenden werden einige der gängigsten Methoden zur Kennzeichnung von Kunststoffteilen vorgestellt, bei denen der Kunststoff weder verbrannt noch beschädigt wird.
Eingegossene Kennzeichnung
Die eingeformte Kennzeichnung ist ein Verfahren zur Kennzeichnung verschiedener Teile mithilfe des Formhohlraums. Die Kennzeichnung ist bereits in den Formhohlraum eingraviert. Wenn das Material in den Formhohlraum eingespritzt wird, nimmt die Flüssigkeit die Form der Form an. Nach dem Aushärten nimmt sie die exakte Form der Form an. Nach dem Entformen ist kein zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich. Dieses Verfahren eignet sich hervorragend für die Automobil-, Elektronik- und Medizinbranche.
Profis
- Erzeugt äußerst haltbare Markierungen, die nicht so leicht verblassen.
- Es fallen keine zusätzlichen Kosten für die Kennzeichnung an.
- Ideal für Großprojekte.
Nachteile
- Die Seriennummern oder Kennzeichnungen dürfen nicht geändert werden.
- Erfordert hohe Anfangskosten für die Formgravur.
- Die Markierungen haben dieselbe Farbe wie der Kunststoff.
Laserbeschriftung
Die Lasermarkierung ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Kennzeichnung verschiedener Materialien. Dank ihrer Flexibilität eignet sie sich sowohl für Metalle als auch für Nichtmetalle. Auch die Lasermarkierung auf Kunststoffen ist ein beliebter Anwendungsfall. Wenn der Laserstrahl auf die Oberfläche trifft, entstehen mikroskopisch kleine Bläschen. Dadurch wird die Oberfläche chemisch verändert, sodass eine kontrastreiche Markierung entsteht.
Profis
- Flexibel bei der Kennzeichnung. Das Ändern von Barcodes und Seriennummern sorgt für einen effizienteren Ablauf.
- Erzeugt mühelos gestochen scharfe Schwarz-Weiß- oder Farbaufnahmen.
- Berührungsloses Verfahren; der Kunststoff bleibt unbeschädigt.
Nachteile
- Erfordert eine hohe Anfangsinvestition.
- Die Einstellparameter variieren je nach Kunststoff.
- Aus Sicherheitsgründen ist eine Absaugvorrichtung erforderlich.
Tampondruck
Beim Tampondruck werden Kunststoffteile mithilfe eines Silikontampons bedruckt. Dabei wird die Druckfarbe von einer vorgeätzten Metallplatte auf den Kunststoff übertragen. Der Tampon nimmt die Druckfarbe auf und drückt sie auf die Oberfläche. Dieses Verfahren lässt sich problemlos auch an unebene Oberflächen anpassen. Daher eignet es sich für gewölbte und unregelmäßige Oberflächen. Es findet breite Anwendung in der Spielzeugindustrie, der Elektronikbranche und im medizinischen Bereich.
Profis
- Markiert mühelos 3D- und gekrümmte Oberflächen.
- Stellen Sie Details in verschiedenen leuchtenden Farben bereit.
- Die Einrichtungskosten sind vergleichsweise gering, da die Herstellung von Pads und Platten kostengünstig ist.
Nachteile
- Es müssen regelmäßig Tinten und andere chemische Lösungsmittel gekauft werden.
- Für ein einwandfreies Finish muss die Tinte vollständig trocknen.
- Markierungen können mit der Zeit verblassen oder zerkratzt werden.
Siebdruck
Bei diesem Verfahren wird die Farbe mithilfe eines abgedeckten Schablonengitters direkt auf die Kunststoffoberfläche aufgebracht. Die Schablone bildet an bestimmten Stellen, an denen sich die Farbe nicht ausbreiten soll, eine glatte Barriere. Auf diese Weise entsteht ausschließlich das gewünschte Muster entsprechend den Druckanforderungen. Dieses Verfahren eignet sich nur für ebene und leicht gewölbte Oberflächen.
Profis
- Die dickflüssige Tinte sorgt für kräftige, leuchtende Farbakzente.
- Kostengünstig für Großserienfertigungen.
- Deckt große Flächen besser ab als andere Verfahren.
Nachteile
- Komplexe und stark gekrümmte Oberflächen können nicht markiert werden.
- In der Regel ist die individuelle Einrichtung ein zeitaufwändiger Vorgang.
- Es ist schwierig, ultradünne Markierungen zu erzeugen.
Heißprägung
Beim Heißprägeverfahren kommt eine thermische Anlage zum Einsatz. Bei diesem Verfahren wird eine Prägeform erhitzt und auf die Folie gepresst, die auf einer Kunststoffoberfläche liegt. Durch diese Hitze und den Druck haften die Pigmente an der Kunststoffoberfläche. Auf diese Weise entsteht ein metallischer oder farbiger Aufdruck. Anwendungsbereiche finden sich in der Regel in der Kosmetik- und Verpackungsindustrie.
Profis
- Erzeugt eine feine, glänzende Metallic-Oberfläche, beispielsweise in Gold oder Silber.
- Es ist keine Trocknungszeit erforderlich.
- Beständig gegen Kratzer und chemische Einflüsse.
Nachteile
- Überhitzung kann dazu führen, dass sich der Kunststoff verzieht.
- Die Produktion verursacht zusätzliche Kosten und Zeitaufwand.
- Nicht geeignet zum Markieren komplexer Kurven.
Tintenstrahldruck
Auch der Tintenstrahldruck ist ein berührungsloses Verfahren, bei dem Tinte auf eine Kunststoffoberfläche aufgebracht wird. Eine CNC-Maschine steuert die Düse des Druckkopfs und erzeugt so die vorgegebene Form exakt nach Vorgabe. Das Verfahren eignet sich für verschiedene Arten der Kennzeichnung, darunter Text, Motive, Datumsangaben oder Codes. Außerdem können damit Teile gekennzeichnet werden, die sich mit hoher Geschwindigkeit auf Förderbändern bewegen.
Profis
- Ermöglicht die Markierung von sich schnell bewegenden Teilen.
- Geeignet für die Großserienfertigung.
- Es besteht keine Gefahr einer physischen Beschädigung der Oberfläche.
Nachteile
- Erfordert die häufige Reinigung verstopfter Düsen.
- Tinten haften möglicherweise nicht richtig auf Kunststoffen.
- Die Wartung verursacht zusätzliche Kosten.
Wie Laser markieren, ohne die Kunststoffoberfläche zu beschädigen
Viele Menschen gehen davon aus, dass Laser die Kunststoffoberfläche verbrennen. In Wirklichkeit erfolgt die moderne Lasermarkierung jedoch wesentlich kontrollierter. Dank verschiedener Technologien können Laser klare, dauerhafte Markierungen erzeugen, ohne die Oberfläche zu verbrennen oder zu beschädigen.
Photochemische Farbveränderung
Die photochemische Farbveränderung ist ein chemisch induzierter Prozess, bei dem keine Wärme entsteht. Dabei werden chemische Bindungen in Kunststoffen mithilfe von kaltem UV-Licht aufgebrochen. Die kürzere UV-Wellenlänge löst die chemische Reaktion aus. Auf diese Weise entsteht durch die Reaktion ein neuer Farbkontrast auf der Oberfläche. Im Grunde funktioniert eine UV-Laserbeschriftungsmaschine für Kunststoff nach diesem Prinzip.
Kontrollierte Schaumbildung
Bei diesem Verfahren wird der Kunststoff durch einen thermischen Prozess bei niedriger Temperatur leicht geschmolzen. Die dabei entstehende Wärme führt später zu einem Mikro-Sieden, wodurch winzige Bläschen im Material entstehen. Nach dem Erstarren erzeugt das durch diese Bläschen hindurchtretende Licht einen wunderschönen Kontrast und eine helle Markierung.
Laserempfindliche Additive
Bei der Kunststoffherstellung werden in der Regel spezielle Zusatzstoffe beigemischt. Wenn der Kunststoff Laserenergie ausgesetzt wird, reagiert er anders, wodurch sich der Farbkontrast der Oberfläche verändert. Diese Zusatzstoffe bewirken, dass sich der Laser auf sie statt auf die Kunststoffmatrix konzentriert. Auf diese Weise entsteht eine scharfe, gut sichtbare Markierung, ohne dass der als Grundlage dienende, lasermarkierbare Kunststoff beschädigt wird.
Pikosekunden- und Femtosekunden-Impulse
Pulslasermaschinen nutzen solche Verfahren, um kurze Lichtimpulse von nur Billionen oder Billiarden einer Sekunde für die zerstörungsfreie Kennzeichnung von Kunststoffen abzugeben. Diese hohe Geschwindigkeit macht den Kennzeichnungsprozess wesentlich effizienter und sicherer für Kunststoffmaterialien. Der Vorgang erfolgt so schnell, dass sich das umgebende Material nicht verziehen kann. Dadurch verändert sich die Farbe des Materials oder es verdampft zur Kennzeichnung.
Warum sollte man Kunststoffteile lasermarkieren?
Es gibt mehrere Gründe, sich für die Lasermarkierung von Kunststoffen zu entscheiden. Dabei werden dauerhafte Markierungen ohne direkten Kontakt mit der Oberfläche erzeugt. Dies verringert den Verschleiß und minimiert die Verschmutzung. Dadurch bleibt die ursprüngliche Form des Bauteils erhalten.
Erhält die Unversehrtheit des Kunststoffs
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren kommt es bei der Lasermarkierung zu keinem physischen Kontakt mit dem Material, um dessen Farbe zu verändern. Bei mechanischen Verfahren werden tiefe Einschnitte in Kunststoffe vorgenommen, was häufig zu Rissen führt. Hier zeichnet sich der Laser aus: Er lässt die Oberfläche intakt und bewahrt die Wandstärke. Eine Lasermarkierungsmaschine für Kunststoff spielt eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung der strukturellen Integrität des Materials.
Sorgt für sterile und hygienische Oberflächen
Die Laserbeschriftung von Kunststoffen ist weitaus sicherer als der Tintenstrahl- oder Tampondruck. Bei diesem Verfahren kommen weder Tinte noch Chemikalien oder andere Substanzen mit den Kunststoffen in Kontakt. Dadurch bleibt die Oberfläche sauber und frei von Verunreinigungen. Das Verfahren eignet sich besonders für medizinische Produkte und Produkte für den Lebensmittelbereich. Es besteht keine Gefahr, dass Substanzen in die Teile übertragen werden.
Sorgt für eine angenehme Haptik
Beim Heißprägen oder mechanischen Gravieren können tiefe oder raue Linien an den Kunststoffkanten entstehen. Das ist für die Handhabung oder den Transport nicht gerade ideal. Bei der Kaltlasermarkierung entsteht keine raue und unebene Oberfläche. Das Polymer bleibt glatt und fühlt sich glatt an.
Schützt empfindliche interne Komponenten
Viele Kunststoffarten enthalten empfindliche Bauteile. Aus Sicherheitsgründen sollten Kunststoffgehäuse und andere Schutzvorrichtungen stabil genug sein, um ihren Inhalt zu schützen. Laser wirken ausschließlich auf die äußeren Schichten dieser Kunststoffe ein. Es entstehen keinerlei Vibrationen oder Wärme, die die innere Struktur beeinträchtigen könnten. Auf diese Weise sind sie auch für komplexe, zusammengebaute Bauteile sicher.
Die beste Laserbeschriftungsmaschine für Kunststoffe: LS-UV-5/10/15
Die HiSpeed-UV-Laserbeschriftungsmaschine LS-UV-5/10/15 wurde speziell für die Markierung von Kunststoffen entwickelt. Das Gerät nutzt die Technologie der dreifachen Frequenzverdopplung (THG) innerhalb des Resonators, wodurch UV-Licht mit einer Wellenlänge von 355 nm für die Markierung erzeugt wird. Der kleine Markierungsfleck gewährleistet eine einwandfreie Materialintegrität und begrenzt die Wärmeeinbringung. Es handelt sich um eine Komplettlösung für Kunststoffe, die beschädigungsfreie, scharfe Markierungen erfordern.
Dieses Gerät unterstützt Leistungen von 5 W bis 15 W bei einer Strahldivergenz von 0,6 ± 0,1 mm. Die Ausgangsleistung reicht von 101 TP3T bis 100 kHz, und es verfügt über ein Wasserkühlsystem. Von Verpackungsmaterialien über Medikamente bis hin zu Mobiltelefonen, Tastaturen und anderen Gegenständen – Sie können sie für all diese Anwendungen zuverlässig einsetzen.
Zusammenfassung
Die Kennzeichnung von Kunststoffen ist ein wichtiger Bestandteil der modernen Fertigung. Allerdings ist es schwieriger, als man vielleicht denkt, Kunststoffe zu kennzeichnen, ohne die Oberfläche zu verbrennen oder zu beschädigen. Zwar gibt es verschiedene Kennzeichnungsverfahren, doch kommt es vor allem darauf an, das richtige auszuwählen.
Die Lasermarkierung von Kunststoff ist eine der besten Methoden. Dabei kommen ein hochkonzentrierter Laserstrahl und kontrollierte Laserimpulse zum Einsatz. Diese Methode bietet hervorragende Präzision, Langlebigkeit und Effizienz. In diesem Fall können Sie die UV-Lasermarkierungsmaschine LS-UV-5/10/15 von Hispeed Laser in Betracht ziehen.
Wenn Sie auf der Suche nach einer zuverlässigen Lösung zur Kennzeichnung von Kunststoffteilen sind, kontaktieren Sie uns Heute. Unser Team hilft Ihnen dabei, das richtige Lasermarkierungssystem für Ihre Anwendung zu finden.