Auswahl eines Laserbeschriftungssystems

Quelle: (© EAH Jena)

Die Beschriftung mit Hilfe eines Lasers bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Produkte, Komponenten und Bauteile dauerhaft, abriebfest und fälschungssicher zu kennzeichnen. Beschriftet werden kann eine Vielzahl an Materialien, sowohl anorganische wie Metall, Glas, Keramik und Kunststoff, als auch organische wie Holz, Leder oder Lebensmittel. Wofür wird es angewendet? Und wie entscheidet man sich für eins der vielen Laserbeschriftungsverfahren?

Anwendung findet die Laserbeschriftung in ganz unterschiedlichen Bereichen: als Produktkennzeichnungen zur Gewährleistung einer durchgängigen Rückverfolgbarkeit (zum Beispiel mit Seriennummern), zur Kennzeichnungen als Plagiatsschutz, für Markierungen und Körnungen in der Fertigung sowie für farb- und designgebende Kennzeichnungen zur Individualisierung von Produkten (Textilien, Schmuck, Keramik, Sportgeräte u.v.m.). Die wesentlichen Hauptbestandteile eines Laserbeschriftungssystems sind ein Laser, eine Strahlablenkeinheit (meist ein Scanner) sowie die Software zur Steuerung dieser beiden Komponenten.

Die große Vielfalt an verfügbaren Systemen zur Laserbeschriftung stellt vor allem kleine und mittlere Unternehmen vor die Herausforderung, eine für sie individuell passende Lösung zu finden. Hier einige Hinweise für ein einfaches Vorgehen zur Auswahl:

Ausgangspunkt der Auswahlüberlegungen ist meist das zu beschriftende Material. Danach richtet sich, welche Wellenlänge bzw. welche Art von Laser (Festkörper- oder Gas- bzw. CO2-Laser) zum Einsatz kommen sollte. Zum Beispiel ist für die Bearbeitung von Metallen ein Festkörperlaser die beste Wahl, bei organischen Materialien hingegen kommt eher CO2-Laser in Frage. Vor allem für die Beschriftung von Kunststoffen ist ein Test des zum Einsatz kommenden Materials dringend zu empfehlen, da aufgrund verschiedener Beimischungen im Kunststoff die Beschriftungsergebnisse sehr unterschiedlich ausfallen können.

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Im nächsten Schritt sind folgende Anforderungen zu erfassen:

• die Abmessungen des zu beschriftenden Bauteils. Sie bestimmen die Maschinengröße.
• die Größe der zu beschriftenden Fläche. Sie definiert die so genannte Beschriftungsfeldgröße.
• die Form des Bauteils bzw. die Form der zu beschriftenden Fläche. Sie legt fest, ob ein zwei- oder dreidimensionales System benötigt wird.
• die Genauigkeiten. Sie stehen insbesondere bei technischen Beschriftungen im Vordergrund, zum Beispiel bei der Erstellung von Messskalen.

Für die Auswahl der Laserleistung sind unter anderem die Art der Beschriftung (z.B. Tiefengravur, Lackabtrag, Farbumschlag, Anlassbeschriftung etc.) und die geforderte Beschriftungsgeschwindigkeit bzw. die Fertigungstaktung (insbesondere bei der Integration als Prozessschritt in eine automatisierte Serienfertigung) maßgebend.

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Weiterhin ist die Handhabung der zum Beschriftungssystem gehörenden Software bei der Auswahl zu berücksichtigen. Auch hier ist die Bandbreite verfügbarer Lösungen groß. Mitentscheidend ist, ob es sich um eine Stand-alone-Lösung handelt, ob das Beschriftungssystem in eine vorhandene Produktionsinfrastruktur eingebunden werden soll oder ob eine Anbindung an ein vorhandenes ERP-System zur Realisierung einer komplexen Automatisierung im Fertigungsprozess geplant ist. Grundlegende Funktionalitäten von Software-Lösungen sind neben dem Erstellen von Texten und des Imports diverser Grafik- und CAD-Formate das Generieren von Seriennummern, Datum- und Zeitstempeln sowie das Erzeugen von 2D- und 3D-Codes (Barcodes, QR-Codes).
Aufbauend auf die grundsätzliche Ausstattung (Laser, Scanner und Software) muss ein Laserbeschriftungssystem mit weiteren Komponenten an die individuellen Gegebenheiten und Anforderungen angepasst werden. Das betrifft:

• eine Einhausung, die das Einhalten der Vorschriften zur Arbeitssicherheit beim Betrieb von Lasern sicherstellt,
• eine Absaugung zum Abführen von beim Beschriften entstehenden Dämpfen und Partikeln,
• eine Werkstückaufnahme zur Positionierung der zu beschriftenden Teile, die individuell sehr verschiedenen gestaltet werden kann: vom Arbeitstisch, der in x-y-Richtung positionierbar ist, bis hin zu einer speziell auf ein Bauteil abgestimmten Vorrichtung und ggf.
• eine Drehachse zum Beschriften rotationssymetrischer Bauteile (Zylinderstäbe, Rohre, Hülsen etc.).

Quelle: © Mittelstand-Digital Zentrum Ilmenau

Schließlich spielen für die Auswahl auch wirtschaftliche Aspekte eine Rolle. Die Preisspanne reicht von wenigen tausend Euro für sehr einfach ausgestattete Systeme bis in den hohen fünfstelligen Bereich für komplexe Anlagen. Grundsätzlich gilt: gleiche Endresultate können mit Lasersystemen unterschiedlicher Preisklassen erreicht werden, vergleichsweise kostengünstige Systeme bieten aber oft einen geringeren Bedienkomfort sowohl in der Handhabung der Technik als auch im Umgang mit der Software. Für kleine Stückzahlen, bei denen die Bearbeitungszeit eine untergeordnete Rolle spielt, stellen kostengünstige Systeme eine wirtschaftlich akzeptable Alternative dar.

Ihr Unternehmen möchte sich weiterführend zum Thema Laserbeschriftung informieren, sucht Unterstützung bei der Auswahl eines geeigneten Systems oder möchte Technik live im Einsatz sehen? Dann nutzen Sie die Gelegenheit für ein Werkstattgespräch „Produktindividualisierung durch Lasermaterialbearbeitung“ am 8. April 2019 in der Modellfabrik 3D-Druck, Individualisierte Produktion und Digitale Arbeitswelten in Jena. Sie können ihre Fragen mit Experten diskutieren und dafür auch Zeichnungen, 3D-Modelle oder Bauteile mitbringen.

Zur Demonstration gängiger Beschriftungsarten mit ihren Vor- und Nachteilen hat die Modellfabrik eine Musterteil-Sammlung erstellt. Anhand verschiedener Proben werden Beschriftungsergebnisse für unterschiedliche Materialien gezeigt und verglichen. Weiterhin entsteht gegenwärtig im Ergebnis eines Umsetzungsprojektes, bei dem ein Unternehmen bei der Auswahl eines Laserbeschriftungssystems begleitet wird, eine Checkliste zur Auswahlunterstützung.

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