Schwarzmarkierung ☑️ zur dauerhaften Produktkennzeichnung

Artikel, letzte Änderung: , Autor : Magdalena Brandt

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Unter Schwarzmarkierung versteht man eine sehr kontrastreiche Beschriftung, welche über technisch anspruchsvolle Oberflächeneigenschaften verfügt.

Was versteht unter einer laserinduzierten Schwarzmarkierung?


Die Anforderungen an industrielle Markierungen steigen zunehmend. Diese Entwicklung geht auch an der industriellen Laserbeschriftung nicht vorbei. Markierungen dienen nicht mehr nur dazu, zu informieren. Indessen sind diese ein wesentliches Produktgestaltungselement, welches hohen ästhetischen Anforderungen genügen muss. Weiterhin nehmen Beschriftungen dieser Art auch eine technische Rolle ein. So stehen die Rückverfolgbarkeit (traceability), sowie die maschinelle Lesbarkeit vieler Anwendungen im Vordergrund. Gefordert werden ein hoher bzw. maximaler optischer Kontrast, ohne dass die Materialoberfläche zerstört wird. Die Erfüllung dieser Kriterien schlossen sich bisweilen einander aus, sodass Anwender und Produktdesigner auf Kompromisse angewiesen waren. Wird die moderne Kurzpulslasertechnologie beherrscht, ist es möglich, die technischen Forderungen an optischen Kontrast und Oberflächenqualität zu erfüllen.


Wie wird die Schwarzmarkierung (“Black Marking”) hervorgerufen?


Ultrakurze Pulse


In der Regel werden sehr kurze Pulse bei einer hohen Frequenz des Ultrakurzpulslasers ausgegeben, um einerseits den Eintrag der Temperatur und damit die Belastung der Oberfläche zu reduzieren. Da die Pulslängen sich im ultrakurzen Bereich befinden, kommt es nicht zur Übertragung von Wärme im Material und trägt damit zum Schutz der Oberfläche bei. Einerseits wird die passivierende Schutzschicht des Edelstahls kaum zerstört, sodass der Korrosionsschutz nicht beeinträchtigt wird. Andererseits werden Strukturen geschaffen, welche die Reflexion von Licht verhindern, sodass die Lasermarkierung schwarz erscheint (Black Marking). Dieses Verfahren kommt bei metallischen Oberflächen von Edelstahl und Aluminium zum Einsatz. Der Vorteil liegt einerseits in der Erfüllung der geforderten Oberflächenqualität, aber auch darin, dass im Falle von Metallen die Oberfläche durch zu hohe Temperaturen nicht wesentlich beeinflusst wird. Ein weiterer Vorteil ist eine gute Lesbarkeit unter verschiedenen Betrachtungswinkeln.

Diese Technologie findet Verwendung in der Lasermarkierung von Produkten aus dem Bereich der Medizintechnik. Solche Medizinprodukte werden zumeist aus Edelstahl gefertigt und verlangen eine Schwärzung durch eine Lasermarkierung auf der Oberfläche. Aber auch Bauteile bestehend aus Aluminium können mit dieser Art der Lasergravur perfekt schwarz beschriftet werden.


“Carbon Migration” auf Metalloberflächen


Kommt es zur Einstrahlung eines Lasers auf eine mit Kohlenstoff dotierte metallische Oberfläche, kann es bei entsprechenden Laserparametern dazu führen, dass durch den Temperatureintrag der metallischen Gitterstruktur in Schwingungen versetzt wird und der in diesem Gitter gebundene Kohlenstoff durch interne Spannungen an die Oberfläche diffundiert (carbon migration). Diese Abscheidung des Kohlenstoffs auf der Oberfläche wird als eine schwarze Markierung (Black Marking) wahrgenommen. Irrtümlicherweise wird diese Beschriftung häufig mit der Anlassbeschriftung verwechselt. Der Nachteil dieser Strategie liegt darin, dass einerseits das Metallgitter von Kohlenstoff verarmt, sodass sich die Festigkeit deutlich verändern kann. Andererseits kann sich im Falle von Edelstahl häufig die passivierende Schutzschicht nicht nachbilden, sodass die Oberflächen unter Umständen zur Korrosion neigen.


Kontrastreiche Beschriftung auf weißem Kunststoff


Wenn eine Schwarzmarkierung auf einem Kunstoff gewollt ist, wird dies zumeist in der Kunststoffherstellung berücksichtigt und entsprechende Pigmente zu den polymeren Granulat beigemischt. Diese absorbieren die Laserstrahlung, welche wiederum durch Reaktionen auf molekularer Ebene einen schwarzen Farbumschlag bewirken. Hierbei wird häufig zu einer Laserwellenlänge von 355 Nanometern gegriffen, da diese nur wenig in die Materialoberfläche eindringt und diese damit schont und durch die hohe Energie der Photonen entsprechende molekulare Reaktionen ermöglicht. Das Ergebnis ist eine Kennzeichnung mit hohem optischen Kontrast.


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