Die Einsatzgebiete des Lasers in der Kunststoffindustrie
Karbonisieren
Die Abbildung zeigt das Grundprinzip des Karbonisierens mit dem Laser. Anhand der AC-LASER Software und der Laserbearbeitungsanlagen von ACSYS ist eine Kunststoffbeschriftung möglich, bei der die Oberfläche des Kunststoffes nahezu unbeschädigt bleibt.
Farbumschlag und Bleichen mit dem Laser
Dieser Effekt lässt sich nur bei Kunststoffen, einigen Lacken und wenigen technischen Keramiken erzielen und hängt von der Wellenlänge der Laser-strahlung ab. Die Laserstrahlung dringt in das Material ein und wird von Farbpigmenten absorbiert. Wenn sich die Pigmente chemisch verändern, kommt es zu einer Farbänderung im Material. Da die Laserstrahlung in den Kunststoff eindringt, bleibt die Oberfläche nahezu unbeschädigt. Die Farbänderung hängt vom Pigment und auch vom Grundmaterial ab.
Aufschäumen
Die Abbildung zeigt das Grundprinzip des Aufschäumens mit dem Laser. Anhand der AC-LASER Software und der Laserbearbeitungsanlagen von ACSYS ist eine gezielte, leicht erhabene Beschriftung des Kunststoffes möglich.
ACSYS Laseranlagen bieten durch die Multiachsenfunktionalität die Möglichkeit auch großflächige Kunststoffbahnen am Stück zu beschriften.
Aufschäumen von Kunststoffen mit dem Laser
Bei bestimmten Arten von Kunststoffen ist die Markierung durch Aufschäumen möglich. Der Laserstrahl schmilzt dabei die Oberfläche des Kunststoffes.
Während des Prozesses entstehen im Kunststoff Gasbläschen, die beim Abkühlen des Materials eingeschlossen werden. Durch das eingeschlossene Gas nimmt das Volumen zu und die Stellen, die mit Laser bearbeitet wurden, erscheinen erhaben.
Kunststoffgravur
Die Abbildung zeigt das Grundprinzip der Lasergravurbeschriftung. Bei der Gravurbeschriftung wird die Oberfläche des Materials minimal aufgeraut wodurch eine sichtbare Beschriftung und Markierung auf dem Werkstück entsteht.
Laserbeschriftung durch eine Kunststoffgravur
Die thermische Energie des Lasers wir dazu genutzt, gezielt Material aufzuschmelzen und zu verdampfen, so dass sich eine leicht vertiefte Beschriftung ergibt. Dabei erfolgt praktisch kein Wärmeeintrag in das Werkstück was gerade bei Kuststoffen vorteilhaft ist. Die Lasermarkierung besticht durch ihre Dauerhaftigkeit gegenüber lackierten Beschriftungen.
Kunststoffschneiden
Das Laserschneiden von Kunststoffen bietet gegenüber konventionellen Trennverfahren vor allem dann Vorteile, wenn Flexibilität und höchste Qualität gefordert werden.
Wie beim Schneiden von Metallen erfolgt das Schneiden von Kunststoffen mittels Laser durch lokale Erhitzung des Materials über den Schmelzpunkt. Die im Brennpunkt des fokussierten Laserstrahls erzeugte Schmelze wird durch ein koaxial zum Laserstrahl geführtes Gas abtransportiert, und die Schnittfuge entsteht.
Der Trennrand ist qualitativ hochwertig, da anders als bei herkömmlichen Verfahren keine Mikrorissbildung entsteht. Anders als beim Feinschneiden von Metallen kann bei Kunststoffen auch ein Galvokopf zum Einsatz kommen. Ohne mechanische Nachführung der Achsen wird der Laserstrahl nur mittels Ablenkspiegel auf das zu trennende Material gelenkt. Dies ist bei dünnen Materialen wie Folien oder dünnen Kunststoffmatten möglich. Es wird kein Gas benötigt. Der Laser schmilzt den Kunststoff im Bruchteil einer Sekunde auf und trennt zuverlässig.
In Branchen wie z.B. die Automobilindustrie oder der Schmuckindustrie, in denen ästhetische Gesichtspunkte eine große Rolle spielen ist die hohe Qualität des Laserkunststoffschneidens von großem Vorteil.
Hohe Geschwindigkeiten durch hochdynamische Linearachsen in den Laserbearbeitungsanlagen von ACSYS gewährleisten äußerst kurze Prozesszeiten.
Kunststoffschweißen
Das prinzipielle Verfahren des Laser Kunststoffschweißens ist das Überlappschweißen. Hierbei durchdringt der Laserstrahl den oben liegenden Fügepartner und wird vom darunter liegenden Fügepartner absorbiert.
Dessen Erwärmung führt zur Plastifizierung, diese überbrückt den Werkstückspalt und erhitzt über Wärmeleitung den oben liegenden Fügepartner. Daraus folgt, dass ein möglichst kleiner Werkstückspalt als Wärmebarriere ein erfolgsbestimmender Faktor ist.
Funktionsweise des Laserabsorptionsschweißens (siehe Illustration):
Das Laserlicht durchdringt die oberen Schichten, wird vom unteren Fügepartner absorbiert (A) und dessen Erwärmung (B) an den oberen Partner weitergegeben (C).
Das gemeinsame Schmelzband verfestigt sich unter dem von außen angelegten Druck zu einer hochwertigen Schweißverbindung (D).
Was kann geschweißt werden?
Der Erfolg beim Laser Kunststoffschweißen ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Zum einen die Materialwahl. Grundsätzlich lassen sich Kunststoffe gleicher Zusammensetzung mit einander verbinden. Auch unterschiedliche Kunststoffe lassen sich verbinden - vorausgesetzt, sie sind chemisch und physikalisch kompatibel, und die Schmelztemperaturbereiche überlappen sich hinreichend.
Dann ist der Einsatz der richtigen Laserquelle ein weiterer Faktor. Den letztendlichen Erfolg entscheidet die Konstruktion des Bauteils und er Bearbeitungsmaschine die ausreichend Druck auf die zu fügenden Materialen ausüben muss. Ein Versuchaufbau bringt hier am schnellsten Klarheit. Sprechen Sie uns einfach an!
Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere
Der Erfolg bei der Bearbeitung von Kunststoffen mit dem Laser ist von verschiedenen Faktoren abhängig.
Zum einen das Material. Es gibt unzählige Verbindungen und Beimischungen von Additiven bei Kunststoffen, welche die Eigenschaften ändern. Diese sind im Einzelnen die Formbarkeit, Härte, Elastizität, Bruchfestigkeit, Temperatur-, Wärmeformbeständigkeit und chemische Beständigkeit.
Dann ist der Einsatz der richtigen Laserquelle ein weiterer Faktor. Ob Faserlaser, Diodengepumpte Laserquelle oder CO2-Laser, jeder Kunststoff reagiert unterschiedlich auf die jeweiligen Wellenlängen des Laserlichts.
Den letztendlichen Erfolg entscheidet die Konstruktion des Bauteils und der Bearbeitungsmaschine. Ein Versuchaufbau bringt hier am schnellsten Klarheit.
Sprechen Sie uns einfach an!