Derselbe Laser kann ein gestochen scharfes schwarzes Logo auf Edelstahl, eine helle weiße Markierung auf einer schwarz eloxierten Platte und gar nichts auf einem polierten Kupferteil hinterlassen. Die Maschine hat sich nicht verändert. Das Metall und seine Oberfläche hingegen schon.
Die Lasergravur von Metall funktioniert durch Veränderung der Oberflächenfarbe, Abtrag von Metall oder Entfernung einer Beschichtung. Blankes Metall erfordert eine Faserlaser-Markiermaschine. Lackierte, pulverbeschichtete und eloxierte Teile können durch Entfernen der Beschichtung markiert werden, das freiliegende Metall muss jedoch gegebenenfalls geschützt werden.
Diese Seite erklärt, was ein Laser mit Metall macht, welche Maschine für welches Metall und welche Oberfläche geeignet ist, wie man lackierte und beschichtete Teile markiert, ob die Markierung rosten wird und wie man sich vor den Dämpfen schützt.
Haben Sie ein bestimmtes Bauteil im Sinn? Schicken Sie uns das Metall und seine Oberflächenbeschaffenheit , und wir schlagen Ihnen eine Maschine und eine Methode vor.
Hinweis zur möglichen Voreingenommenheit: Ich arbeite für HeatSign, ein Unternehmen, das Lasermarkierungsmaschinen herstellt. Informationen zu Beschichtungen, Korrosion und Dämpfen stammen aus Normen, Forschungsarbeiten und öffentlichen Herstellerhandbüchern. Wir verlinken nicht auf andere Maschinenhersteller.
Was genau bewirkt ein Laser bei Metall?
Ein Laser bewirkt bei Metall eines von drei Dingen: Er erwärmt die Oberfläche, um ihre Farbe zu verändern, er verdampft Metall, um eine Rille zu gravieren, oder er brennt Lack oder Eloxal ab, um das darunterliegende Metall freizulegen. Manche Beschichtungen können ihre Farbe auch ändern, ohne die Beschichtung zu durchdringen.
Was der Laser bewirkt | Was Sie sehen | Typische Metalle | Vorsicht vor |
|---|---|---|---|
Glühen: Die Oberfläche wird erhitzt, wodurch sich ihre Farbe ändert | Schwarzer oder farbiger Fleck, glatt im Griff | Edelstahl, Titan, andere Eisenlegierungen | Lässt oberhalb von etwa 200 °C nach; kann die Korrosionsbeständigkeit verringern |
Gravur: Metall wird verdampft (abgekocht) | Ein Groove, den man spüren kann | Stahl, Aluminium, Messing, Werkzeugstahl | Nach unserer Erfahrung beträgt die Schnitttiefe etwa 0,01–0,02 mm pro Durchgang, daher sind mehrere Durchgänge erforderlich, um die gewünschte Tiefe zu erreichen |
Beschichtungsentfernung: Abbrennen von Lack, Pulverbeschichtung oder Eloxierung | Durch die Beschichtung schimmert blankes Metall durch | Lackierter Stahl, pulverbeschichtete Teile, eloxiertes Aluminium | Das freiliegende Metall hat seinen Schutz verloren |
Farbveränderung der Beschichtung | Dunklere oder hellere Markierung, die Beschichtung bleibt geschlossen | Einige Beschichtungen für Schusswaffen und Industrieanlagen | Funktioniert nur auf dafür vorgesehenen Beschichtungen; vorher testen |
Vier auf dieser Seite verwendete Begriffe
- Glühmarke
- Eine durch Hitze entstandene Farbmarkierung. Es wird nichts abgetragen, die Oberfläche bleibt glatt.
- Anodisieren
- Eine harte Oxidschicht, die sich auf Aluminium bildet und oft schwarz, blau oder rot eingefärbt ist.
- MOPA
- Eine Faserlaserquelle mit einstellbarer Pulslänge. Sie kann schwarze Markierungen auf eloxiertem Aluminium und Farben auf Edelstahl erzeugen.
- Passivierung
- Eine Säurebehandlung, die den korrosionsbeständigen Film auf Edelstahl wiederherstellt.
Der Unterschied zwischen Ätzen und Gravieren liegt hauptsächlich in der Tiefe. Für einen genaueren Vergleich siehe Laserätzen vs. Lasergravur auf Metall.
Welcher Laser eignet sich für welches Metall und welche Oberfläche?
Verwenden Sie eine Faserlaser-Markiermaschine für blanken Stahl, Edelstahl, Aluminium, Messing und Titan. MOPA eignet sich für schwarze Markierungen auf eloxiertem Aluminium und farbige Markierungen auf Edelstahl. Eine CO₂-Laser-Markiermaschine kann Lack oder Eloxalschichten entfernen, jedoch nicht das darunterliegende blanke Metall markieren.
Metall und Oberfläche | Was der Laser bewirkt | Zu verwendende Maschine | Vorsicht vor |
|---|---|---|---|
Kohlenstoffstahl und Werkzeugstahl | graviert oder schwärzt | Faserlaser-Markiermaschine | Blanker Stahl kann an der Markierung rosten |
Edelstahl | Glüht schwarz oder farbig an oder graviert | Faser; MOPA für Farben | Korrosionsbeständigkeit an geglühten Stellen |
Blankes Aluminium | Gravuren; die Markierungen sind hellgrau | Faserlaser-Markiermaschine | Geringer Kontrast auf polierten Teilen |
Eloxiertes Aluminium | Entfernt den Farbstoff für eine weiße Markierung oder färbt ihn schwarz | Faser für Weiß; MOPA für Schwarz | Weiße Flecken legen blankes Aluminium frei |
Messing und Kupfer | Gravuren; Kupfer kann schwarz oder weiß werden | Faser mit kurzen Impulsen oder MOPA | Der größte Teil des Lichts wird reflektiert |
Titan | Lässt sich schwarz oder farbig glühen | Fiber oder MOPA | Die Farbe hängt von der Hitze ab; Testeinstellungen |
verchromte oder vernickelte Teile | Verdunkelt oder entfernt die Beschichtung | Faserlaser-Markiermaschine | Die Beschichtung nicht durchbrechen |
Verzinkter (zinkbeschichteter) Stahl | Entfernt oder verdunkelt das Zink | Faserlaser-Markiermaschine | Zinkoxiddämpfe; Verlust des Zinkschutzes |
Lackierter Stahl | Die Farbe wird abgebrannt, um das Metall freizulegen | Faser; CO2 entfernt nur Farbe | Freiliegender Stahl kann rosten |
Pulverbeschichtete Teile | Brennt die Beschichtung ab | Faserlaser-Markiermaschine | Eine dickere Beschichtung erfordert mehrere Durchgänge |
E-beschichtete (elektrolytisch lackierte) Teile | Brennt die dünne Beschichtung ab | Faserlaser-Markiermaschine | Oder vor der KTL-Beschichtung markieren |
Faserlaser-Markiermaschinen bearbeiten nahezu alle blanken Metalle. CO₂-Laser-Markiermaschinen hingegen nicht: Ihr Laserstrahl wird von blankem Metall nicht gut absorbiert. Sie können zwar Lack oder Eloxalschichten entfernen, aber ohne Markierpaste das Metall selbst nicht markieren.
Das Edelstahl-Logo auf dem Foto ist eine dunkle Oberflächenmarkierung. Weitere Informationen zu Edelstahl finden Sie unter unseren Edelstahl-Lasergravurmaschinen. Einen Vergleich der Lasertypen für 17 Materialien finden Sie unter Faser-, CO₂- und UV-Lasermarkierung.
Wie graviert man Metall mit einem Laser, Schritt für Schritt?
Identifizieren Sie das Metall und seine Oberflächenbeschaffenheit und entfernen Sie Öl und Staub. Fixieren Sie das Werkstück mit der richtigen Schärfe und testen Sie die Einstellungen an einem Reststück mit derselben Oberfläche. Markieren Sie das Werkstück, überprüfen Sie das Ergebnis und schützen Sie freigelegtes blankes Metall.
- Bestimmen Sie das Metall und die Oberflächenbehandlung. Ist es blank, lackiert, pulverbeschichtet, eloxiert oder galvanisiert? Die obige Tabelle zeigt Ihnen, welche Bearbeitung der Laser durchführt.
- Reinigen Sie die Oberfläche. Öl und Staub verändern die Lichtabsorption der Oberfläche, wodurch Flecken ungleichmäßig erscheinen.
- Fixieren Sie das Teil und stellen Sie den Fokus ein. Ein sich bewegendes oder unscharfes Teil führt zu unscharfen oder ungleichmäßigen Markierungen.
- Testen Sie es an einem Reststück mit der gleichen Oberfläche. Lackierung, Pulverbeschichtung und Eloxierung variieren je nach Hersteller, daher passen die Einstellungen einer Charge möglicherweise nicht zur nächsten.
- Markieren Sie das Teil. Um mehr Tiefe zu erzielen, fügen Sie mehrere Durchgänge hinzu, anstatt die Leistung bis zum Limit auszureizen.
- Überprüfen Sie das Ergebnis. Achten Sie auf Kontrast, Kanten und, bei Barcodes, auf die Scanqualität.
- Schützen Sie freiliegendes Metall. Falls Sie Lack oder Beschichtung durchgebrannt haben, behandeln Sie die Stelle, bevor Sie das Teil weiterverarbeiten. Mehr dazu weiter unten.
Wie graviert man lackiertes oder pulverbeschichtetes Metall per Laser?
Lackiertes oder pulverbeschichtetes Metall kann auf drei Arten markiert werden: durch Abbrennen der Beschichtung, um das blanke Metall freizulegen; durch Ändern der Beschichtungsfarbe ohne Durchbrennen; oder durch Markieren des Werkstücks vor dem Beschichten. Da Beschichtungen üblicherweise nur 20–100 µm dick sind, muss die Anzahl der Beschichtungsdurchgänge kontrolliert werden.
Beschichtung | Typische Dicke | Was das für die Benotung bedeutet |
|---|---|---|
Flüssiglack, Pulverbeschichtung | Pulverbeschichtung oft 60–80 µm | Ein paar Durchgänge entfernen die Schicht; weitere Durchgänge beginnen, das Metall zu gravieren |
E-Beschichtung | Häufig 18–28 µm | Sehr dünn; ein einziger Durchgang kann durchbrechen |
Anodisieren, dekorativ (Typ II) | Etwa 2,5–25 µm | Weißer Fleck mit Faser; schwarz mit MOPA |
Hartanodisieren (Typ III) | Etwa 12,5–100 µm | Benötigt mehr Energie; vorher testen |
Zum Vergleich: Ein Blatt Büropapier ist etwa 100 µm dick. Die Dickenangaben stammen aus US-amerikanischen Militärspezifikationen für die Anodisierung und Daten der Beschichtungsindustrie.
Option 1: Die Beschichtung abbrennen, um das Metall freizulegen
Dadurch entsteht der stärkste Kontrast: helles Metall vor einer dunklen oder farbigen Beschichtung. Die Faserlaser-Markiermaschine entfernt die Farbe in Form des Textes oder Logos und stoppt am Metall.
Das Foto zeigt ein so angebrachtes Logo auf einer grau lackierten Stahlplatte. Der Nachteil ist, dass das Metall unter der Markierung nun blank liegt.
Option 2: Die Farbe der Beschichtung ändern, ohne sie zu durchbrechen
Manche Beschichtungen sind so konzipiert, dass sie sich unter Laserbestrahlung im geschlossenen Zustand verdunkeln oder aufhellen. Ein Hersteller von Waffenbeschichtungen verwendet beispielsweise 20–60-Watt-Faserlaser, um den Farbton der Beschichtung zu verändern, ohne sie zu entfernen. Herkömmliche Lacke verhalten sich selten so, daher sollten Sie beim Beschichtungslieferanten nachfragen und einen Test durchführen.
Option 3: Markierung vor der Beschichtung des Teils
Soll das Teil elektrochemisch beschichtet werden, kann es vorher markiert werden, wobei die Markierung durchscheinen muss. Ein Data-Matrix-Code ist ein kleiner quadratischer Barcode, ähnlich einem QR-Code. Tests eines Laserherstellers ergaben, dass die Zellen nach der elektrochemischen Beschichtung größer als 0,75 mm sein mussten, um gelesen werden zu können. Zellen mit 1,25 mm Kantenlänge erwiesen sich als optimal.
Bei Verzinkung und dicker Lackierung ist zu beachten, wie tief die Markierung vor dem Lackieren oder Verzinken erfolgen muss.
Kennzeichnung lackierter oder beschichteter Teile?
Senden Sie uns eine beschichtete Probe oder geben Sie uns die Art und Dicke der Beschichtung an. Wir teilen Ihnen dann mit, welche der drei Optionen am besten passt.
Kann lasergraviertes Metall rosten oder korrodieren?
Das kann vorkommen. Durch das Entfernen von Lack, Pulverbeschichtung oder Eloxierung wird blankes Metall freigelegt, das an der Markierung korrodieren kann. Auch geglühte Markierungen auf Edelstahl können ihre Korrosionsbeständigkeit verlieren. Schützen Sie freiliegenden Stahl, stimmen Sie den Schutz mit Ihrem Kunden ab und passen Sie die Passivierung an den Markierungsprozess an.
Markieren | Risiko | Was zu tun |
|---|---|---|
abgebrannter Lack oder Pulverbeschichtung auf Stahl | Blanker Stahl kann an der Markierung rosten | Tragen Sie direkt nach der Markierung eine Rostschutzflüssigkeit auf; vereinbaren Sie bei Außenteilen mit Ihrem Kunden eine Klarlackierung oder Ausbesserung |
Weißer Fleck auf eloxiertem Aluminium | Das blanke Aluminium ist ungeschützt und kann korrodieren, wodurch die Markierung verschwimmt | Verwenden Sie MOPA-Schwarzmarkierungen, die die Schicht verdunkeln, anstatt sie zu entfernen, oder versiegeln Sie die Markierung |
Schwarze, geglühte Markierung auf Edelstahl | Mehr Hitze bedeutet geringere Korrosionsbeständigkeit an der Markierung | Verwenden Sie die niedrigste Hitzestufe, die einen Kontrast erzeugt; passen Sie die Passivierung an die Markierung an |
Verchromung oder Vernickelung | Durch das Durchbrechen dieser Barriere wird ein Weg für Korrosion geschaffen | Die Beschichtung schwärzen, ohne sie zu durchbrennen |
Zinkbeschichtung (Verzinkung) | Durch das Entfernen von Zink geht dessen Schutzwirkung verloren | Vor dem Verzinken markieren oder die Markierung flach halten und schützen |
Unsere Vorgehensweise: Wenn eine Markierung durch Lack, Pulverbeschichtung oder Galvanisierung bis auf blanken Stahl durchbrennt, tragen wir direkt im Anschluss ein Rostschutzmittel auf. Dies ist eine kostengünstige Maßnahme, die ein Braunwerden der Markierung während der Lagerung verhindert.
Bei allen versendeten Gütern ist der Schutz eine Entscheidung des Kunden. Beschichtungsexperten raten dazu, dies mit dem Kunden, auch intern, abzustimmen und mit einem Salzsprühtest nachzuweisen. Dabei wird Salznebel auf Testteile gesprüht, um die Rostbildung zu beschleunigen.
Edelstahl und Passivierung
Untersuchungen an Edelstahl zeigen, dass die Wärmeeinbringung der Hauptfaktor dafür ist, wie stark eine Lasermarkierung die Korrosionsbeständigkeit verringert. Pulsbreite und Frequenz spielen eine untergeordnete Rolle.
Passivierung kann auch geglühte Markierungen verblassen lassen. In einer Studie wiesen beschädigte Markierungen etwa 15 % weniger Chrom auf, das Element, das Edelstahl vor Rost schützt. Die Passivierung mit Zitronensäure war schonender für die Markierungen als die mit Salpetersäure, welche die Lebensdauer der Markierungen durch Autoklavierzyklen (Dampfsterilisation) verkürzte. Wählen Sie das Verfahren gemäß ASTM A967, dem US-Standard für Passivierung.
Bei abgestimmter Markierung und Passivierung haben Lasermarkierungen in veröffentlichten Studien zu Medizinprodukten mindestens 500 Sterilisationszyklen plus Reinigung mit starker alkalischer Lösung (pH 14) überstanden.
Wie graviert man reflektierende Metalle wie Messing und Kupfer?
Kupfer absorbiert nur etwa 1–5 % des 1 µm-Lichts eines Faserlasers, der größte Teil wird also reflektiert. Verwenden Sie kurze Pulse mit hoher Spitzenleistung (viel Energie pro Puls) oder eine MOPA-Maschine. Messing lässt sich gut mit Faserlasern markieren. Kupfer kann durch Glühen schwarz oder durch Ätzen weiß markiert werden.
Diese Absorptionswerte stammen aus der Schweißforschung, die physikalischen Prinzipien gelten jedoch auch für das Markieren. Grünes Licht mit einer Wellenlänge von 532 nm wird deutlich besser absorbiert, etwa zu 40–45 %, weshalb bei der Kupferbearbeitung teilweise grüne Laser eingesetzt werden.
Zum Markieren genügt in der Regel eine Faserlaser-Markiermaschine mit kurzen Pulsen. Messing, wie im Foto, eignet sich gut für feine Markierungen und tiefe Gravuren. Eine MOPA-Quelle ermöglicht eine präzisere Steuerung bei blankem Kupfer. Siehe MOPA vs. Q-geschaltete Faserlaserquellen.
Ist es sicher, lackiertes, beschichtetes oder verzinktes Metall mit einem Laser zu gravieren?
Beim Laserbeschichten von Lack, Galvanisierung oder Zink entstehen gesundheitsschädliche Dämpfe. Zinkoxiddämpfe können Metallfieber verursachen, beim Verchromen kann sechswertiges Chrom freigesetzt werden und PVC-Beschichtungen setzen Chlorwasserstoff frei. Verwenden Sie daher bei jedem Arbeitsgang eine Absauganlage und in gemeinsam genutzten Räumen eine geschlossene Anlage.
Oberfläche | Rauch der Besorgnis | US-Grenzwert (OSHA) |
|---|---|---|
Verzinkter (Zink-)Stahl | Zinkoxid-Dämpfe verursachen Metallrauchfieber, eine grippeähnliche Erkrankung | 5 mg/m³ |
Verchromte oder chromhaltige Teile | Sechswertiges Chrom, eine Ursache für Krebs | 5 µg/m³ |
PVC-Beschichtungen | Chlorwasserstoff, der auch Geräte korrodiert | Vermeiden Sie chemische Filter oder verwenden Sie diese |
Edelstahl | Staub, der Chrom und Nickel enthält | Auszug aus der Quelle |
Das technische Handbuch der OSHA bezeichnet diese lasererzeugten Luftschadstoffe und fordert ausreichende Belüftung, um deren Konzentration unterhalb der Expositionsgrenzwerte zu halten. In der Praxis bedeutet dies, dass bei jedem Einsatz eine Absaugvorrichtung am Markierkopf installiert sein muss.
Offene Lasermarkierer erfordern ebenfalls einen Augenschutz. Informationen zu Sicherheitsklassen und Gehäusen finden Sie unter Laserklassen für Markiermaschinen.
Welche Lasergravurmaschine eignet sich für Ihre Metallteile?
Für die meisten Metallteile eignet sich eine 20–30-W-Faserlaser-Markiermaschine für blanke und lackierte Oberflächen. Für schwarze oder farbige Markierungen kann MOPA hinzugefügt werden. Bei großen lackierten Teilen empfiehlt sich ein handgeführter Faserlasermarkierer und eine geschlossene Maschine, in der Personen in der Nähe arbeiten können.
Die meisten Metallteile: Tisch-Faserlaser-Markiergerät20–60 W. Blankes Metall, Farbentfernung, Barcodes und Logos. 1.950–5.000 $.Siehe Tisch-Faserlaser-Markiergerät → 
Große oder eingebaute Teile: Hand-Faserlaser-Markiergerät.Markieren Sie direkt am Teil. 1.950–3.800 $.Siehe tragbare Lasermarkiergeräte → 
Gemeinsam genutzte Räume und Dämpfe: Geschlossenes Faserlaser-Markiergerät.Geschlossenes, verriegeltes Gehäuse; mit Absaugvorrichtung kombinieren. 3.500–7.000 $.Siehe geschlossenes Gerät →Für schwarze Markierungen auf eloxiertem Aluminium oder farbige Oberflächen auf Edelstahl verwenden Sie den MOPA-Lasergravierer. Für tiefe Bearbeitungen verwenden Sie den Tiefenlasergravierer für Metall. Informationen zur Auswahl von Leistung und Linsengröße finden Sie in unserem Ratgeber für Tischlasermarkierungsmaschinen.
Häufig gestellte Fragen zur Lasergravur von Metall
Kann man mit einem CO2-Laser Metall gravieren?
Nicht blankes Metall. Ein CO₂-Lasermarkiergerät kann Lack oder Eloxal von Metall abbrennen oder blankes Metall mit einer speziellen Markierpaste markieren. Für direkte Markierungen auf Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Messing verwenden Sie ein Faserlasermarkiergerät.
Kann man lackiertes Metall per Laser gravieren, ohne den Lack zu entfernen?
Nur mit dafür vorgesehenen Beschichtungen. Manche Beschichtungen für Schusswaffen und Industrieanlagen verändern ihre Farbe unter einem Faserlaser-Marker, selbst wenn die Waffe geschlossen bleibt. Die meisten herkömmlichen Farben brennen einfach ab; daher sollte man vorher an einer Probe mit der gleichen Farbe testen.
Wird durch Lasergravur die Anodisierung entfernt?
Eine herkömmliche Faser- oder CO₂-Lasermarkierungsmaschine entfernt die Farbschicht und hinterlässt eine weiße Markierung, die das blanke Aluminium freilegt. Eine MOPA-Lasermarkierungsmaschine kann eloxiertes Aluminium schwarz färben, ohne die Farbschicht zu entfernen.
Beeinflusst die Lasermarkierung die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl?
Das ist möglich. Die Wärmezufuhr ist der Hauptfaktor; verwenden Sie daher die niedrigste Temperatur, die einen Kontrast erzeugt. Passivierung kann den Schutz wiederherstellen, aber Flecken verblassen lassen. Wählen Sie die Methode gemäß ASTM A967; Zitronensäure ist schonender zu Flecken.
Welche Wattzahl benötige ich zum Lasergravieren von Metall?
Für Oberflächenmarkierungen, Barcodes und Farbentfernung reichen 20–30 W aus. Für Tiefengravuren oder schnellere Zyklen wählen Sie 50–60 W. Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden für Desktop-Lasermarkierungsmaschinen
Wie tief kann ein Laser Metall gravieren?
Nach unserer Erfahrung trägt jeder Durchgang etwa 0,01–0,02 mm ab, daher sind mehrere Durchgänge erforderlich, um die gewünschte Tiefe zu erreichen. Für Markierungen mit einer Tiefe von mehr als etwa 0,1 mm siehe Laser vs. Punktprägen vs. Stempeln.
Betrachten Sie zuerst die Oberfläche, bevor Sie sich die Maschine ansehen. Blankes Metall benötigt eine Faserlaser-Markiermaschine. Beschichtetes Metall kann durch Entfernen der Beschichtung markiert werden, aber das blanke Metall muss anschließend geschützt werden, sei es auch nur durch eine Schicht Rostschutzmittel.
Quellen
- OSHA-Handbuch, Lasergefahren
- US 29 CFR 1910.1026, Grenzwert für die Exposition gegenüber Chrom(VI).
- ASTM A967, Chemische Passivierungsbehandlungen für Edelstahlteile
- MIL-A-8625, Anodische Beschichtungen für Aluminium
- Veröffentlichte Forschungsergebnisse zur Korrosion von laserbeschriftetem Edelstahl; Anwendungshinweise zu Beschichtungen und Laserbearbeitung. Wir verlinken nicht auf Webseiten anderer Unternehmen.
