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Jan 13,2026
Faserlaser-Kennzeichnungssysteme arbeiten mit einer Infrarotwellenlänge von 1064 nm, die dank ihrer thermischen Absorptionseigenschaften gut mit leitfähigen Metallen verbunden werden kann. Wenn diese freien Elektronen innerhalb metallischer Materialien die Energie absorbieren, wandeln sie diese sehr schnell in Wärme um. Dadurch entstehen gezielte Oberflächenveränderungen, die wir als Oxidationseffekte wahrnehmen, insbesondere bei der Bearbeitung von Edelstahl, bei dem sich während des Glühprozesses dunkle Oxidschichten bilden. Was dieses Verfahren so effektiv macht, ist, dass die zugrundeliegende Materialstruktur nicht beschädigt wird. Auch die Korrosionsbeständigkeit bleibt erhalten – ein Aspekt, der für Hersteller von großer Bedeutung ist. Zudem können Kennzeichnungsgeschwindigkeiten erreicht werden, die etwa 30 % höher liegen als bei herkömmlichen UV-Lasern, insbesondere bei Metallen wie Titan und Aluminiumlegierungen. Bei Bauteilen, die in Flugzeugtriebwerken, chirurgischen Instrumenten oder Automotoren zum Einsatz kommen, wo Ausfälle nicht akzeptabel sind, machen diese robusten und deutlich sichtbaren Markierungen einen entscheidenden Unterschied hinsichtlich Qualitätskontrolle und Rückverfolgbarkeit.
Metalle weisen bei der Wellenlänge von 355 nm eine Reflektivität von über 80 % auf, insbesondere Kupfer und polierte Aluminiumoberflächen. Diese hohe Reflexion begrenzt stark, wie viel Licht absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Der kalte Markierungsprozess, der so gut bei Kunststoffen funktioniert, führt bei diesen leitfähigen Materialien nicht zu einer starken Oxidbildung. Wenn Hersteller dies umgehen wollen, indem sie die Leistung erhöhen oder mehrere Durchläufe durchführen, entstehen Probleme wie feine Risse, verformte Oberflächen und inkonsistente Markierungen zwischen verschiedenen Bauteilen. Aufgrund dieser physikalischen Grundgrenzen sind UV-Laser für die meisten industriellen Metallmarkieranwendungen schlichtweg nicht kosteneffektiv, bei denen es auf Produktionsgeschwindigkeit ankommt, eine konsistente Qualität von Charge zu Charge erforderlich ist und die Markierungen den regelmäßigen Gebrauch und äußeren Belastungen im praktischen Einsatz dauerhaft standhalten müssen.
Faserlaser können leitfähige Metalle dreimal schneller kennzeichnen als herkömmliche UV-Systeme. Beispielsweise erreichen sie auf Edelstahl etwa 700 mm pro Sekunde, während UV-Systeme nur schwer über 250 mm/s hinauskommen. Dieser Leistungsschub resultiert aus einer besseren Absorption der Photonen mit einer Wellenlänge von 1064 nm. Prüfungen nach ISO/IEC 15415 zeigen, dass diese Laser klare und lesbare Markierungen auf allen Oberflächenarten – einschließlich gekrümmter und strukturierter Oberflächen – erzeugen, ohne dabei Material abzutragen. Bei Tests an titanbasierten Luftfahrtwerkstoffen blieben Faserlaser-Markierungen nach Salzsprühprüfungen zu etwa 95 % lesbar, während bei UV-markierten Bauteilen die Lesbarkeit nur noch bei 62 % lag. Auf eloxiertem Aluminium erreichen diese Fasersysteme zudem konstant eine Zeichengröße von 0,2 mm und halten über Tausende von thermischen und mechanischen Belastungszyklen auf Werkzeugstahl eine Kontraststabilität von über 90 % aufrecht. Die UV-Technologie stößt an ihre Grenzen, da ihre hohe Reflektivität mehrere Durchgänge erfordert, wodurch wärmebeeinflusste Bereiche und unscharfe Kanten entstehen. Dies wird besonders problematisch bei Kupferlegierungen, wo die Reflexionsraten oft über 80 % liegen und dadurch die Qualitätskontrolle erheblich erschwert wird.
Die Faserlaser-Ausscheidungshärtung verändert die Anordnung der Oberflächenkristalle zwischen 500 und 900 Grad Celsius, ohne Material vom Bauteil selbst zu entfernen. Dieser Prozess bewahrt die darunterliegenden Eigenschaften und erhält gleichzeitig gute Ermüdungseigenschaften. Unabhängige Drittparteien fanden heraus, dass 316L-Edelstahl nach dieser Behandlung etwa 98 % seiner ursprünglichen Widerstandsfähigkeit gegenüber wiederholten Belastungszyklen beibehält. Bei Proben, die stattdessen mit UV-Ablationsverfahren behandelt wurden, sieht das Bild jedoch anders aus. Diese weisen einen um rund 18 % verringerten Festigkeitswert auf, da sich laut einer im vergangenen Jahr im Surface Engineering Journal veröffentlichten Studie mikroskopisch kleine Risse in ihrer Struktur bilden. Diese winzigen Risse werden zu Ausgangspunkten, an denen Lochfraßkorrosion beginnt, insbesondere wenn Bauteile über längere Zeit konstanten Lasten ausgesetzt sind – ein besonders wichtiger Aspekt bei Anwendungen wie implantierbaren medizinischen Geräten oder Ausrüstungen, die im maritimen Bereich eingesetzt werden. Edelstahl, der mit Faserlasern markiert wurde, behält seine schützende Chromoxidbeschichtung an der Oberfläche bei, wodurch er Salzsprühnebeltests über 1.000 Stunden standhalten kann, ohne Farbveränderungen zu zeigen. Die UV-Ablation hingegen schneidet unter diesen Bedingungen deutlich schlechter ab.
Was die Betriebskosten angeht, zeichnen sich Faserlasersysteme wirklich aus. Die Festkörperlaser-Dioden halten problemlos über 100.000 Stunden, ohne dass ein Austausch erforderlich wäre. Keine Sorge mehr um erschöpfte Gasvorräte, den Wechsel von Kristallen oder die stets anfälligen Frequenzverdopplungsoptiken. Der Wartungsaufwand beschränkt sich im Wesentlichen darauf, die Optiken regelmäßig sauber zu halten, wodurch sich die jährlichen Servicekosten um rund 70 Prozent gegenüber UV-Lasern oder CO2-Systemen reduzieren. Diese Systeme verbrauchen auch kaum Strom und benötigen gewöhnlich weniger als 2 Kilowatt elektrische Leistung. Für Unternehmen, die große Mengen an Metallkennzeichnungen durchführen, führen all diese Faktoren zusammen zu der kostengünstigsten langfristigen Investition und gleichzeitig zu äußerst zuverlässigen Laufzeiten zwischen Ausfällen.
Die Lebenszykluskosten im Zusammenhang mit UV-Lasersystemen sind im Vergleich zu Alternativen tendenziell deutlich höher. Die zur Erzeugung der dritten Harmonischen verwendeten Kristalle in diesen Systemen verschleißen bei der Bearbeitung von Metallen recht schnell und müssen oft zwischen 8 und 12 Monaten nach Inbetriebnahme ausgetauscht werden, wobei jeder neue Kristall etwa 3.500 US-Dollar kostet, plus oder minus einige hundert Dollar. Hinzu kommt das Problem mit den Präzisionskühlsystemen, die nicht nur etwa 30 bis 40 Prozent mehr Energie verbrauchen, sondern auch zusätzliche Fehlerquellen darstellen. Wenn man berücksichtigt, dass UV-Laser in der Regel von vornherein 50 bis 70 Prozent teurer sind als andere Optionen, wird klar, warum viele Unternehmen eine geringe Rendite ihrer Investition feststellen. Unter Berücksichtigung tatsächlicher Branchendaten stellen die meisten Hersteller fest, dass UV-Laserbeschriftungsanlagen bei der Bearbeitung von Materialien wie Edelstahl und Titan über einen Zeitraum von fünf Jahren ungefähr 35 Prozent geringere Rendite erzielen als Faserlaser. Diese Lücke entsteht hauptsächlich durch die anhaltenden Wartungskosten, unerwartete Ausfallzeiten und die generelle Belastung durch steigende Energiekosten, die sich im Laufe der Zeit summieren.
Die Faserlaserbeschriftung arbeitet mit einer Infrarotwellenlänge von 1064 nm, die von leitfähigen Metallen absorbiert wird und thermische Effekte verursacht, wodurch eine Oxidation eintritt, ohne die Struktur des Metalls zu beschädigen.
Die UV-Laserbeschriftung stößt bei Metallen aufgrund der hohen Reflektivität bei einer Wellenlänge von 355 nm an Grenzen, was die Lichtabsorption begrenzt und zu ungleichmäßigen und weniger dauerhaften Markierungen führt im Vergleich zu Faserlasern.
Faserlaser weisen geringere Wartungskosten, eine längere Diodenlebensdauer von über 100.000 Stunden und keine Verbrauchsmaterialien auf, wodurch sie eine kostengünstigere Lösung für die industrielle Metallbeschriftung darstellen.
UV-Lasersysteme verursachen hohe Anschaffungskosten, erfordern häufigen Kristallaustausch, einen höheren Kühlbedarf und erzielen im Vergleich zu Faserlasersystemen eine geringere Rendite auf Investition.
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