Der Laser als Schlüsselinstrument zur modernen Polymerbearbeitung

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Der Laser schneidet und graviert viele Kunststoffe gut

Zum Schneiden wird der Laser bevorzugt senkrecht auf oder in der Nähe der Materialoberfläche fokussiert. Die eingestellte Laserleistung und die Prozessgeschwindigkeit stehen in einem bestimmten Verhältnis zueinander, sodass die Laserenergie ausreicht, um dass Material sicher zu trennen. Für Kunststoffe werden etwa 100 bis zu 600 W erforderlich. Die durchgestrahlte Restenergie wird in einem sogenannten Energiesumpf unter der Materialauflage absorbiert und vernichtet. Beim Schneiden entsteht ein Schnittspalt von nur wenigen Zehntelmillimetern bis maximal 1 mm. Die Dämpfe müssen unter- aber auch über der Schnittstelle abgesaugt werden.

Die Lasergravur ist als ein prozentualer Materialabtrag an der Materialoberfläche zu verstehen. Auch hier trifft der gebündelte Laserstrahl auf eine absorptionsfähige Oberfläche und verdampft gezielt Bereiche des Materials, was weniger Leistung als beim Schneiden erfordert. Die Gravurtiefe eines Reliefs wird anhand einer Graustufen-Bildvorlage über eine dynamische Laserleistungsregelung erreicht: Schwarze Bildpunkte bedeuten die maximale Laserleistung, weiße Bildpunkte werden gar nicht bestrahlt.

Maximal 256 Graustufen zur Leistungsregelung können erkannt werden. Diese Leistungsdynamik kann sich entweder bezüglich der Gravurtiefe auswirken oder auf den Kontrast. Das Lasergravieren klappt bereits mit 30 W Laserleistung. Für Tiefengravuren muss eine Anlage jedoch durchaus 200 W leisten.

Polymerteile sicher kennzeichnen oder miteinander verbinden

Beim Lasermarkieren sorgt ein Material- oder Farbschichtabtrag, eine Farbpigmentumwandlung oder die Oxidation der Polymeroberfläche für Lesbarkeit. Durch Kontrastbildung werden die Markierungen in hoher Auflösung und meist mittels Scanneroptiken in kürzester Prozesszeit dauerhaft sichtbar (Bild 8). Dies erfordert eine vergleichsweise geringe Laserleistung bis etwa 30 W. Mit einem CO₂-Laser ist je nach Optik und Material eine Auflösung von 600 dpi möglich. Prozessdämpfe müssen über der Markierungsstelle evakuiert werden. Oft sind Lasermarkierer in Fertigungslinien integriert, um etwa für die permanente Produktkennzeichnung zu sorgen.

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