Faserlasertechnologie: Wie Faserlaser-Gravierer arbeiten

Faserlaser-Gravierer bündeln einen Lichtstrahl durch ein Glasfaserkabel, um dauerhafte Markierungen auf Metallen und einigen Kunststoffen zu erzeugen. Erfahre hier alles, was du über Faserlasertechnologie und Maschinen wissen musst!

Was ist ein Faserlaser-Gravierer?

Faserlaser-Gravierer werden verwendet, um dauerhafte Markierungen auf Metallen und einigen Kunststoffen anzubringen. Beim Gravurprozess wird ein fokussierter Lichtstrahl durch ein Glasfaserkabel gesendet und genutzt, um die Oberfläche des Materials zu markieren. Die Oberfläche absorbiert den Laser, schmilzt und verfärbt sich. Faserlaser-Gravierer werden auch als Faserlaser-Markiermaschinen bezeichnet. Sie werden von Kreativen und Herstellern umfangreich eingesetzt, um individuelle Designs und personalisierte Artikel zu erstellen sowie Produktteile zur Identifikation und Rückverfolgung zu kennzeichnen.

Was machen Faserlaser-Markierer?

Faseroptische Laser sind präzise Maschinen, die unter anderem zum Markieren, Reinigen und Strukturieren eingesetzt werden. Faserlaser-Markiermaschinen werden in allen Branchen eingesetzt, darunter Luft- und Raumfahrt, Zahnmedizin, Medizintechnik, Automobilindustrie, Schmuck, Wissenschaft und Sensorik. Das flexible Glasfaserkabel ermöglicht extrem hohe Präzision und schnelle Arbeitsgeschwindigkeiten.

Hersteller nutzen Faserlaser-Markierer häufig zur Identifizierung von Produkten — etwa Autoteilen oder medizinischen Geräten — damit diese leicht nachverfolgt werden können. Allerdings nutzen auch Kreative und kleine Unternehmen Faserlaser-Markierer, um einzigartige Produkte herzustellen. Von Hochzeitsgeschenken bis hin zu Werbeartikeln kann ein Faserlaser-Gravierer genutzt werden, um personalisierte Artikel und Kunstwerke aus einer großen Bandbreite unterschiedlicher Materialien zu fertigen.

Obwohl Faserlasertechnologie äußerst vielseitig ist, ist es wichtig, zwischen einem Faserlaser-Gravierer und einem Faserlaser-Schneider zu unterscheiden. Faserlaser-Schneider sind deutlich leistungsstärker als Faserlaser-Gravierer, weil sie eine intensivere und stärker fokussierte Laserquelle haben. Ein Faserlaser-Gravierer erzeugt eine Wellenlänge zwischen 800 und 2.200 nm, während eine Faserlaser-Schneidmaschine bei einer Wellenlänge zwischen 9.000 und 11.000 nm arbeitet. Zwar ist es möglich, Metall mit einem Faserlaser-Markierer zu schneiden, dafür bräuchtest du jedoch eine Laserquelle von etwa 2.000 Watt. Eine Standard-DIY-Faserlasermaschine hat 20 bis 50 Watt Leistung.

Wie funktioniert ein Faserlaser? Was ist die Faserlasertechnologie?

Alle Laser haben drei Hauptkomponenten — eine Energiequelle, ein Lasermedium und einen optischen Resonator. Die Energiequelle, oder Pumpquelle, ist der Ort, an dem ein Laser seine Energie erhält. Das Lasermedium, auch Verstärkungsmedium (Gain Medium) genannt, bestimmt die Wellenlänge des Lasers. Viele unterschiedliche Lasermedien können als Basis eines Lasers verwendet werden. Der optische Resonator, oder die optische Kavität, reflektiert das Licht, sodass es in das System zurückgeführt wird.

Ein Faserlaser nutzt eine wartungsarme Laserquelle, um einen Laserstrahl zu erzeugen, der durch ein „dotiertes“ Glasfaserkabel zum Strahlkopf geleitet wird. Ein dotiertes Glasfaserkabel enthält Ionen seltener Erdelemente wie Ytterbium. Solche Elemente erhöhen die Effizienz und Leistung der Faser. Der Strahlkopf enthält einen Strahlaufweiter und eine Linse. Das ist der Teil, der die Markierung tatsächlich ausführt.

Laser-Markiermaschinen setzen Materialien einem Laserstrahl geringer Leistung aus. Dadurch werden die Materialeigenschaften nicht beeinflusst, stattdessen wird ein Prozess namens Laserfärbung (Laser Coloration) an der Oberfläche genutzt, um kontrastreiche Markierungen zu erzeugen. Mit Software wie EzCad können Faserlaser-Markierer auf Grundlage deiner Designs aufwendige Texte, Bilder oder Muster erstellen

Wie Faserlaserquellen funktionieren

Die Quelle eines Laserstrahls in einer Faserlasermaschine ist die Pumpquelle. Die Pumpquelle besteht aus Laserdioden, die Elektrizität in Licht umwandeln. Die Dioden enthalten zwei Halbleiter mit entgegengesetzten elektrischen Ladungen. Wenn diese entgegengesetzten Ladungen aufeinandertreffen, setzen sie ein freies Elektron frei, das anschließend ein Photon emittiert. Diese Photonen bauen sich auf, während Elektrizität durch die Dioden fließt. Die Photonen werden dann in das dotierte Glasfaserkabel eingespeist, das den Laserstrahl erzeugt.

Das galvanometrische Antriebssystem

Es gibt mehrere Methoden, den Laserstrahl zu lenken, sobald er von der Laserquelle erzeugt wurde. Während Flachbett-Lasermaschinen motorisierte Riemen verwenden, um den Laserstrahl mit festen Spiegeln zu lenken, nutzt das galvanometrische Antriebssystem hochgeschwindigkeitsfähige, motorgetriebene Spiegel, um den Strahl durch seine Linsen zu führen. Da es keine Riemen gibt und die einzigen beweglichen Teile die Spiegel sind, kann sich der Laserstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf leicht wiederholbare Weise bewegen. Mit galvanometrischen Maschinen erreichst du hochwertige Markierergebnisse bei kurzen Zykluszeiten und benötigst dabei weniger Produktionsfläche.

F-theta-Scanlinsen für Faserlaser

Der Laserstrahl, der mit einem galvanometrischen Antriebssystem erzeugt wird, bewegt sich in einer oder zwei Dimensionen. Mit einer herkömmlichen Linse verändert sich der Brennpunkt des Strahls, wenn sich der Strahl von der optischen Achse entfernt. Diese Veränderung des Brennpunkts kann zu Fehlern in deinen Projekten führen. F-theta-Linsen korrigieren dieses Problem, indem sie den Laserstrahl verzerrungsfrei auf eine Bildebene fokussieren.

F-theta-Linsen werden häufig in galvanometrischen Scansystemen verwendet, die aus zwei Spiegeln bestehen. Ein Spiegel steuert die Strahlablenkung in eine Richtung und der andere steuert die Strahlrichtung in der senkrechten Richtung. Die F-theta-Linse fokussiert den Laser anschließend präzise auf die ebene Oberfläche.

Autofokus-Präzision

Neuere Faser-Markierer-Modelle können eine Autofokus-Funktion enthalten, mit der Nutzer die ideale Brennweite bei unterschiedlichsten Materialien per Knopfdruck erreichen. Die neuen OMTech Autofocus Fiber Laser Markers machen das Fokussieren deiner Projekte kinderleicht und bieten Komfort sowie sofortige Scharfstellung.

Faserlaser vs. CO2-Laser

CO2-Laser und Faserlaser arbeiten am besten auf unterschiedlichen Materialien und Materialstärken. Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht darin, wie sie Laserstrahlen erzeugen und übertragen. CO2-Laser arbeiten mit CO2-Gas, um Lichtteilchen-Ionen zu spalten. Diese Teilchen kollidieren miteinander und spalten sich weiter auf. Ein Linsenpaar reflektiert und fokussiert das Licht dann entlang eines „Beam Delivery Systems“ zum Schneidkopf. Wenn das Licht den Schneidkopf erreicht, wird es erneut fokussiert und ausgestrahlt, um entweder zu markieren oder zu schneiden. Das Licht, das von einem CO2-Laser emittiert wird, hat eine längere Wellenlänge als das Licht, das von einem Faserlaser emittiert wird.

CO2-Laser gibt es schon länger als Faserlaser im Einsatz sind — seit über 30 Jahren — doch Faserlaser holen bei der Nutzungsfrequenz schnell auf. Ein Vorteil von Faserlasern gegenüber CO2-Lasern sind die Kosten. Faserlaser sind effizienter und im Betrieb günstiger. Außerdem sind sie leichter zu warten, was sie zu einer attraktiven Option für kleine Unternehmen und Kreative macht. CO2-Laser sind besser bei dickeren Materialien. Faserlaser hingegen haben einen klaren Vorteil bei dünneren Materialien und arbeiten deutlich schneller.

Ist ein Faserlaser besser als ein CO2-Laser?

Faserlaser sind bei bestimmten Aufgaben besser als CO2-Laser. Sie erzeugen einen stärker konzentrierten Laserstrahl, daher eignen sie sich hervorragend für Arbeiten, die präzise, kontrastreiche Markierungen erfordern. Faserlaser sind viel schneller als CO2-Laser und verursachen weniger Schäden am umliegenden Material, weil sie nur die Oberflächenschicht beeinflussen. Außerdem benötigen sie weniger Platz.

CO2-Laser hingegen können auf einer größeren Materialvielfalt eingesetzt werden, darunter Glas, Kunststoff, Leder, Holz und Stein, unter anderem. CO2-Laser sind auch besser bei dickeren Materialien. Allerdings musst du vorsichtig sein, wenn du CO2-Laser auf stark reflektierenden Metallen verwendest, da der Laser zurück in die Maschine reflektiert werden könnte, was sie beschädigen kann.

Letztlich hängt die Entscheidung zwischen einem Faserlaser und einem CO2-Laser von mehreren Faktoren ab, darunter:

• Der Materialtyp, den du gravierst
• Die Dicke des Materials, das du schneidest
• Das Markiervolumen, das du durchführen wirst

Wenn du hauptsächlich mit Metallen, harten Kunststoffen oder Stein arbeitest, kann eine Faserlasermaschine die bessere Wahl sein. Wenn du mit Holz oder anderen weichen bzw. porösen Materialien arbeitest, ist ein CO2-Laser die beste Option. Du kannst dich auch für eine Faserlaser-Markiermaschine entscheiden, wenn du viel markieren möchtest, wenn du es schnell können musst oder wenn du einen wartungsarmen Lasergravierer willst.

Welche Materialien kann ein Faserlaser gravieren oder markieren?

Faserlaser können eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien gravieren oder markieren, aber sie funktionieren nicht bei allen Materialien. Wenn du Metall mit komplexen grafischen Mustern, Seriennummern oder Barcodes gravieren möchtest, sind Faserlaser eine ausgezeichnete Option. Sie sind außerdem eine großartige Wahl für Schmuckgravuren und andere Hobbyprojekte. Anders als bei CO2-Lasern musst du keine Bonding-Lösung verwenden, wenn du einen Faserlaser-Markierer auf Metall einsetzt. Faserlaser funktionieren am besten auf Materialien, die hart und spröde sind, wie Metall, Stein und harte Kunststoffe.

Materialien, die du mit Faserlasern gravieren oder markieren kannst, sind unter anderem:

• Acryl
• Harte Kunststoffe
• Ziegel
• Granit
• Marmor
• Fliesen
• Aluminium
• Gold
• Silber
• Edelstahl
• Messing
• Titan
• Wolfram

Faserlaser funktionieren gut auf PVC-Materialien (Polyvinylchlorid). Einige PVC-Acrylmaterialien können jedoch giftige Dämpfe erzeugen, wenn sie gelasert werden. PVC ist ein Polymer, das Chlorid enthält. Das Erhitzen von PVC baut es ab und führt zur Freisetzung von Salzsäure, einem giftigen Gas. Wenn du einen Faserlaser auf PVC verwendest, musst du sicherstellen, dass du ein vertrauenswürdiges Absaugsystem nutzt, das in der Lage ist, das giftige Gas zu handhaben.

Ein weiterer Aspekt beim Einsatz von PVC mit einem faseroptischen Laser ist die Dechlorierung, ein Zersetzungsprozess, der auftritt, wenn PVC erhitzt wird. Wenn das Chlor freigesetzt wird, verursacht es eine Gelbfärbung um den Bereich herum, der mit dem Faserlaser markiert wurde.

Kann ein Faserlaser Holz gravieren?

Faserlaser-Markiermaschinen können kein Holz gravieren. Faserlaser haben eine kürzere Wellenlänge als andere Lasertypen, wodurch der Faserlaser in das Holz eindringen kann. Dadurch baut sich Wärme auf und das Holz wird schließlich Feuer fangen. Das ist extrem gefährlich, insbesondere weil Holz ein Feuer weiter anfachen kann.

Zusätzlich liefern Faserlaser-Gravierer auf Holz keine optimalen Ergebnisse. Die hohe Intensität eines Faserlaserstrahls macht es schwer, seine Absorption in poröse Materialien zu kontrollieren. Da die Absorptionsrate nicht kontrolliert werden kann, sind die Markierungen, die ein Faserlaser auf Holz erzeugt, unvorhersehbar. Selbst wenn dein Holz nicht Feuer fängt, kann die Gravur an manchen Stellen verbrannt sein und an anderen kaum sichtbar. Du wirst keine präzisen, reproduzierbaren Ergebnisse erzielen können, was der Hauptgrund ist, warum die meisten Menschen überhaupt an einem Faserlaser interessiert sind.

Kann ein Faserlaser Glas schneiden?

Faserlaser können nicht zum Schneiden von Glas verwendet werden, hauptsächlich wegen der Wellenlänge des Laserstrahls, den sie erzeugen. Faserlaser funktionieren, indem sie eine Schicht des Materials, das sie markieren, Licht absorbieren und schmelzen lassen. Glas absorbiert im sichtbaren Spektrum sehr wenig Licht, daher ist es nicht kompatibel mit Faserlaser-Markierern.

Wie viel kostet eine Faserlaser-Markiermaschine?

Die Preise von Faserlaser-Markiermaschinen variieren je nach Anbieter stark. Viele High-End-Systeme kosten Zehntausende von Dollar. Auch wenn man günstige Faserlasermaschinen kaufen kann, sind diese oft von schlechter Qualität und werden entweder nicht gut funktionieren oder nicht lange halten. Es ist schwierig, eine hochwertige Maschine zu einem erschwinglichen Preis zu finden.

Während große Hersteller die hohen Ausgaben für teure Maschinen rechtfertigen können, können sich kleine Unternehmen, Kreative und Hobbyanwender es meist nicht leisten, $30,000 oder mehr für einen faseroptischen Laser auszugeben. OMTech hat diese Marktlücke erkannt und Maschinen entwickelt, die dir hochwertige Lasergravierer zu vernünftigen Preisen bieten sollen.

Wo man eine Faserlaser-Markiermaschine kaufen kann

OMTech ist eine eigenständige Marke, die hochwertige Lasergravurmaschinen zu erschwinglichen Preisen anbietet. Bevor sie die Marke gründeten, hatten die OMTech-Gründer über zehn Jahre Erfahrung in der Lasergravurbranche. Heute haben sie Lasermaschinen für jeden Bedarf. Ob du ein Hobbyanwender bist, der einen Desktop-Gravierer braucht, oder ein kleines Unternehmen, das einen Faserlaser-Gravierer mit Autofokus benötigt: OMTech Laser hat die beste Lösung für dich.

OMTech entwickelt Lasergravierer so, dass sie intuitiv funktionieren, sodass du keinen Ingenieurabschluss brauchst, um einen zu bedienen. Du kannst fortschrittliche Laserfunktionen auf Knopfdruck nutzen. Sie wissen, dass Lasergravierer eine Investition sind, daher bieten sie auch Finanzierungsoptionen für Kunden an. DIY-Kreative und kleine Unternehmen können nun von flexiblen Zahlungsbedingungen profitieren, um einen hochwertigen Lasergravierer zu kaufen.

Sie haben eine Online-Community aus Hobbyanwendern, Kunsthandwerkern und Unternehmen aufgebaut, die Laserwissen teilen und gemeinsam Probleme lösen. Außerdem bieten sie erstklassigen Kundensupport, damit du das Beste aus deiner Lasermaschine herausholen kannst. Wende dich noch heute an OMTech, um zu sehen, wie sie dir helfen können, deine Laserreise zu beginnen.