Rissfreie Glasbeschriftung mit Coherent’s Pikosekundenlaser

heliosTechnische Gläser werden heute mit hohem Aufwand, wie chemisches und thermisches Härten, gegen mechanische Belastungen und Zerkratzen geschützt bzw. optimiert. Gläser, die im Bereich der medizinischen Verpackungen eingesetzt werden, müssen einerseits unempfindlich gegen thermische Einflüsse und andererseits saubere Oberflächen aufweisen, sodass keine bakteriellen Anhaftungen oder Verunreinigungen ein Risiko für das spätere Produkt darstellen.

Für eindeutige Kennzeichnungen und ästhetische Veredelungen ist es meistens notwendig, diese Gläser zu beschriften oder eindeutig zu kennzeichnen.
Lasermarkierverfahren mittels CO2 oder Nd:YAG-Laser sind hinreichend bekannt, erzeugen jedoch durch die Wärmeeinbringung thermische Spannungen im Glas. Das Ergebnis: abhängig vom Material (insbesondere von dessem thermischer Ausdehnungskoeffizient) können Mikrorisse bis hin zu Muschelausbrüchen entstehen. Selbst die Methode des Innenglasmarkierens erzeugt kleine Risse und somit Schädigungen im Glas, die für einige Anwendungen nicht akzeptiert werden können. Zu beachten ist auch, dass die Glasschädigungen infolge der eingebrachten Materialspannungen unter Umständen nicht sofort auftreten sondern erst verspätet (bis zu Tagen nach der Bearbeitung!).

Die hier vorgestellte alternative Glasoberflächenbeschriftung unterscheidet sich von herkömmlichen Lasermarkierungen durch die rissfreie Bearbeitung. Ausschlaggebend für diese qualitativ hochwertige Beschriftung ist der Einsatz eines kompakten Pikosekundenlasers. Mit Pulsdauern von ca. 600 ps ist es möglich, die in Abbildung 1 dargestellten Beschriftungen in Form von Data Matrix Codes (DMC), Barcodes (BC) oder Logo´s auf verschiedenen Glasmaterialien zu applizieren. Der Coherent Helios Pikosekundenlaser kann aufgrund der kompakten Bauform kombiniert mit attraktiver Preisstruktur in fast jedes Beschriftungssystem integriert werden. Das Lasersystem ist speziell für oberflächennahe Bearbeitungen ausgelegt. Für eine wirtschaftliche Bearbeitung stehen 4 Leistungsklassen zur Wahl: 1W, 1.5W, 3W und 4W. Die maximale Pulswiederholrate beträgt 50 kHz, für die 4 W Version 125 kHz. Abhängig vom Material werden für die Glasbeschriftung Pulsenergien von 20 bis 50 µJ benötigt. Das Besondere dieses rissfreien Beschriftungsverfahrens ist aus ästhetischer Sicht ein brillant schimmernder Effekt und der variabel einstellbare Visualisierungsgrad. Wie in Abbildung 3 gezeigt, kann beispielsweise ein Logo „fast unsichtbar“ oder aber deutlich lesbar erstellt werden. Hierzu sind verschiedene Einflussgrößen zu variieren, sodass für jede individuelle Beschriftung und Kunden die Sichtbarkeit eingestellt werden kann. Einflussgrößen sind neben der applizierten Pulsenergie der Punktabstand, die Anzahl der Überfahrten und der Einstrahlwinkel des Laserstrahls. Einsatzbereiche dieser neuen Beschriftungsmöglichkeit sind ungehärtete und gehärtete Displaygläser und medizinische Glasprodukte. Die Beschriftung ist auf den verschiedensten Glaswerkstoffen und anderen sprödbrüchigen Materialien wie Saphir möglich. Die Eigenschaften der Gläser werden hinsichtlich mechanischer und thermischer Beständigkeit durch die dargestellte rissfreie Markierung nicht beeinflusst.

Autor: Coherent

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