Materialeigenschaften und Lasergravuren – Die richtige Gravur für jedes Material
Die Qualität einer Lasergravur hängt nicht nur vom verwendeten Laser, sondern vor allem von den Eigenschaften des jeweiligen Materials ab. Jedes Material reagiert unterschiedlich auf den Laserstrahl und erfordert daher eine angepasste Gravurtechnik. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die wichtigsten Materialien sowie die geeigneten Lasersysteme.
Edelstahl (V2A) – Korrosionsbeständig und langlebig
Der Edelstahl V2A (Werkstoffnummer 1.4301, Werkstoffbezeichnung X5CrNi18-10) gehört zu den am häufigsten verwendeten rostfreien austenitischen Edelstählen. Durch seinen hohen Chrom- und Nickelanteil besitzt er eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und normalen Witterungseinflüssen. Gegen chloridhaltige Medien wie Salzwasser oder aggressive Reinigungsmittel ist V2A jedoch nur eingeschränkt beständig.
Lasergravur auf Edelstahl
Für hochwertige Edelstahlschilder wird nahezu ausschließlich eine Laseroberflächengravur (Anlassbeschriftung) verwendet. Dabei wird kein Material abgetragen. Der Laser erhitzt die Edelstahloberfläche lokal, wodurch sich eine dünne Oxidschicht bildet. Diese erzeugt je nach Prozessparameter eine dunkelgraue bis tiefschwarze Beschriftung.
Da die schützende Passivschicht des Edelstahls weitgehend erhalten bleibt, bleibt auch die Korrosionsbeständigkeit nahezu vollständig erhalten. Diese Gravur eignet sich hervorragend für Typenschilder, Firmenschilder, Türschilder oder Industrieschilder.
Laser-Tiefengravur bei Edelstahl
Eine mechanisch tief wirkende Lasergravur ist bei Edelstahl in vielen Fällen nicht empfehlenswert. Durch den Materialabtrag wird die natürliche Passivschicht entfernt und es können freie Eisenpartikel an die Oberfläche gelangen. Werden diese nicht anschließend gebeizt oder passiviert, kann es insbesondere im Außenbereich zu Flugrost oder lokalen Korrosionserscheinungen kommen.
Tiefengravuren werden deshalb hauptsächlich eingesetzt, wenn eine große Gravurtiefe zwingend erforderlich ist und anschließend eine geeignete Nachbehandlung erfolgt.
Geeignete Laser für Edelstahl
Faserlaser (Fiber-Laser)
Der Faserlaser ist heute das Standardverfahren für Edelstahl. Seine Wellenlänge von etwa 1.064 nm wird von Metallen hervorragend absorbiert. Er ermöglicht hochauflösende Anlassbeschriftungen, Tiefengravuren sowie besonders feine Schriften und Grafiken bei sehr hoher Arbeitsgeschwindigkeit.
Nd
Der YAG-Laser arbeitet ebenfalls mit einer Wellenlänge von 1.064 nm und besitzt ähnliche Eigenschaften wie der Faserlaser. Er eignet sich sowohl für Anlassbeschriftungen als auch für Tiefengravuren. Heute wird er jedoch zunehmend durch den wartungsärmeren und effizienteren Faserlaser ersetzt.
CO₂-Laser
Mit einer Wellenlänge von 10,6 µm wird Edelstahl kaum absorbiert. Eine direkte Gravur ist daher nur mit hoher Laserleistung möglich. Mithilfe spezieller Laser-Markierpasten oder Aktivatoren kann jedoch eine schwarze Oberflächenmarkierung erzeugt werden. Dieses Verfahren wird überwiegend im Kleinserienbereich eingesetzt.
Diodenlaser
Leistungsstarke Diodenlaser können Edelstahl ebenfalls markieren. Für dauerhafte schwarze Gravuren wird meist ebenfalls ein Markiermittel benötigt. Die Gravurqualität und Arbeitsgeschwindigkeit liegen jedoch meist unter der eines professionellen Faserlasers.
Messing – Klassisch und hochwertig
Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Je nach Zinkanteil verändern sich Härte, Festigkeit und Farbe des Materials. Messing lässt sich hervorragend bearbeiten, besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit und ist korrosionsbeständiger als gewöhnlicher Stahl.
Unter Witterungseinfluss oxidiert Messing jedoch relativ schnell. Dabei entsteht eine braune bis schwarze Patina, die zwar das Material schützt, jedoch die Optik deutlich verändert. Deshalb empfiehlt sich Messing hauptsächlich für den Innenbereich oder geschützte Außenbereiche.
Lasergravur auf Messing
Messing eignet sich sowohl für Oberflächen- als auch für Tiefengravuren.
Faserlaser (Fiber-Laser)
Ideal für kontrastreiche Oberflächengravuren und präzise Tiefengravuren. Aufgrund der guten Metallabsorption entstehen sehr saubere Gravurergebnisse.
Nd
Ebenfalls hervorragend geeignet. Besonders bei tieferen Gravuren liefert der YAG-Laser sehr gute Ergebnisse.
CO₂-Laser
Eine direkte Gravur ist kaum möglich. Mit einem geeigneten Aktivator lassen sich jedoch schwarze Oberflächenmarkierungen erzeugen.
Schiefer – Naturstein mit einzigartiger Optik
Schiefer ist ein metamorphes Naturgestein mit feinkörniger Struktur und sehr geringer Porosität. Er lässt sich hervorragend spalten und besitzt eine Lebensdauer von weit über 100 Jahren. Gleichzeitig ist Schiefer weitgehend witterungsbeständig und deshalb ein beliebtes Material für Hausnummern, Gedenktafeln oder Dekorschilder.
Lasergravur auf Schiefer
Für Schiefer wird nahezu ausschließlich der CO₂-Laser eingesetzt.
Bei geringer Laserleistung entsteht eine weiße bis hellgraue Oberflächengravur mit hohem Kontrast. Diese eignet sich hervorragend für dekorative Schilder, ist jedoch relativ flach und kann bei starker Witterungsbeanspruchung mit der Zeit an Intensität verlieren.
Mit höherer Laserleistung lassen sich Tiefengravuren erzeugen. Diese sind wesentlich widerstandsfähiger gegenüber Witterungseinflüssen. Durch das teilweise Aufschmelzen der Schieferoberfläche sinkt allerdings der Kontrast, und sehr feine Linien oder kleine Details lassen sich nur eingeschränkt darstellen.
Ein großer Vorteil von Schiefer ist seine hervorragende Eignung für Fotogravuren. Bilder können mit hoher Detailgenauigkeit dauerhaft auf den Naturstein übertragen werden.
Holz – Natürlich, warm und vielseitig
Holz ist ein natürlicher, nachwachsender Werkstoff mit einer einzigartigen Kombination aus geringem Gewicht, hoher Stabilität und angenehmer Haptik. Seine Hauptbestandteile sind Zellulose, Hemizellulose und Lignin, welches für die Verholzung und Festigkeit verantwortlich ist.
Da jede Holzart unterschiedliche Dichte, Maserung und Harzanteile besitzt, unterscheiden sich auch die Gravurergebnisse deutlich.
Lasergravur auf Holz
Bei Holz können sowohl Oberflächengravuren als auch Tiefengravuren hergestellt werden.
Besonders feinporige Hölzer wie Ahorn, Birke oder Erle eignen sich hervorragend für detailreiche Gravuren und Fotogravuren. Stark gemaserte Holzarten wie Douglasie oder Lärche sind dagegen für Fotogravuren weniger geeignet, da die ausgeprägte Maserung das Bild überlagert.
Geeignete Laser für Holz
CO₂-Laser
Der CO₂-Laser ist das Standardverfahren für Holz. Seine Wellenlänge wird vom organischen Material hervorragend absorbiert und ermöglicht sowohl feine Oberflächengravuren als auch tiefe Gravuren mit sauberen Schnittkanten.
Diodenlaser
Moderne Diodenlaser liefern ebenfalls sehr gute Ergebnisse bei Holzgravuren. Je nach Leistung sind sowohl Oberflächengravuren als auch Tiefengravuren möglich. Sie werden häufig im Hobby- und Kleinserienbereich eingesetzt.
Faserlaser sind für eine Holzgravur nicht geeignet.
Faserlaser sind für Holz grundsätzlich ungeeignet. Ihre kurze Wellenlänge von etwa 1.064 nm wird von organischen Materialien nur sehr schlecht absorbiert. Der Laserstrahl dringt weitgehend in das Material ein, ohne das Holz kontrolliert zu verdampfen oder zu verkohlen. Dadurch entstehen keine sauberen und reproduzierbaren Gravuren.