Neben Metallen müssen in der Industrie natürlich oftmals eine große Anzahl verschiedenster Kunststoffe mit dem Laser beschriftet werden. Doch welcher Kunststoff läßt sich wirklich (gut) mit dem Laser kennzeichnen und gibt es Kunststoffe, die gar nicht mit dem Laser zu beschriften sind? Wir haben die gängigsten Kunststoffe zusammengestellt und beantworten diese Frage.

Tendenzielle Eignung von Kunststoffen für eine Kennzeichnung mit Lasern

Kunststoffe werden grob in die Bereiche Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere eingeteilt. Hierbei handelt es sich bei den Thermoplasten um Kunststoffe, die wiederholt durch Erwärmen verformbar sind, während Duroplaste nach dem erstmaligen Erwärmen und Abformen nicht mehr erneut verformt werden können. Elastomere sind alle Kunststoffe, die sich elastisch verformen lassen. Eine Liste der gebräuchlichsten Kunststoffe findet sich auf Wikipedia.

Nicht alle dieser Kunststoffe lassen sich problemlos in beliebiger Weise mit dem Laser kennzeichnen. Manche können problemlos mit sehr günstigen Festkörper- oder CO2-Lasern beschriftet werden, z.B. Polycarbonat. Andere lassen sich nur schwer oder nur mittels hochpreisigerer Lasertechnologie (z.B. UV-Lasern oder Kurzpulslasern) beschriften – wie beispielsweise PTFE (Teflon).

Arten der Kunststoff-Beschriftung

Bei der Beschriftung von Kunststoffen kommen verschiedenste Verfahren der Laseranwendung zum Einsatz, die im Wesentlichen vom Material aber auch vom gewünschten Effekt abhängig sind.

Karbonisierung

Unter Karbonisierung versteht man im Wesentlichen die lokale und sehr fein abgegrenzte Verbrennung der Kunststoffoberfläche durch die thermische Einwirkung des Laserstrahl.

Das Ergebnis ist in der Regel eine dunkle Färbung der Beschriftung, die bis zu einem satten Schwarz reichen kann.

Aufschäumen

Beim Aufschäumen von Kunststoffen wird die Oberfläche mit dem Laser aufgeschmolzen, so daß sich kleinste Gasblasen bilden, welche sich zu einer homogenen aber erhabenen Beschriftung aneinanderreihen. Es entsteht in der Regel ein heller Farbumschlag, der unter optimalen Bedingungen an einen Weißton heranreichen kann.

Gravur

Bei der Gravur mit Laser wird bei Kunststoffen – ebenso wie etwa bei der Metallgravur – Material abgetragen, es entsteht dabei eine Vertiefung vergleichbar mit einer mechanischen Gravur. Je nach verwendeter Strahlquelle und je nach Material kann die Gravur (vergleichbar mit der Metallgravur) mittels Sublimation erfolgen oder durch ein Einschmelzen rein über die thermische Wirkung des Lasers.

Lackabtrag

Der Lackabtrag auf Kunststoffteilen ist ein wichtiges und weit verbreitetes Verfahren in der Herstellung von Bedienelementen, die von hinten durchleuchtet werden sollen. Ein bekanntes Beispiel hierfür sind alle Bedienelemente im Automobilbereich, die Nachts beleuchtet sind – z.B. Komponenten des Radio-Systems oder auch beispielsweise die Bedienknöpfe für die Fensterheber.

Bei diesem Verfahren wird auf einen Kunststoffgrundköper (oftmals Polycarbonat) eine sehr konstante Lackschicht aufgebracht, welche anschließend selektiv mit dem Laser abgetragen wird, um das Grundmaterial (weiß oder beispielsweise auch rot) zum Vorschein zu bringen.

Grenzen der Machbarkeit

Es wird gelegentlich die Frage gestellt, ob man einen bestimmten Kunststoff in Richtung einer gezielten Farbe beschriften kann. Dies ist jedoch in der Regel leider nicht möglich – es sei denn, die gewünschte Färbung ergibt sich ohnehin aus der Laserbeschriftung. So ist es meistens möglich, Variationen einer Färbung – beispielsweise beim Aufschäumen – in Richtung heller oder dunkler  zu erzielen.

Man jedoch generell ausschließen, daß man z.B. auf einem weißen Kunststoffteil eine farbige (rot, grün, blau …) Kennzeichnung erzielen kann.

Mögliche Lasertypen für die Kunststoffbeschriftung

  • Standard DPSS, 1064-1070 nm: Typischerweise geeignet für Karbonisierung, Aufschäumen, Lackabtrag
  • Grüne Laser, 532 nm: Typischerweise geeignet für Karbonisierung, Aufschäumen, Lackabtrag
  • UV-Laser, 355 nm: Typischerweise geeignet für Karbonisierung, Aufschäumen, Lackabtrag
  • CO2-Laser, 9,6 bis 10,6 µm: Typischerweise geeignet für Karbonisierung, Gravur
  • Kurzpuls- / Ultrakurzpuls-Laser (Femto- und Picosekunden): Typischerweise geeignet für Karbonisierung, Lackabtrag, Gravur

Additive für die Kunststoffkennzeichnung mit Lasern

Ist ein Kunststoff in seiner reinen Form nicht mit dem Laser beschriftbar, gibt es oftmals die Möglichkeit Laser-Additive einzusetzen. Es gibt hier mehrere Hersteller und auch verschiedenste Additive für unterschiedliche Kunststoffe und eingesetzte Lasertypen.

Allen Additive gemein ist aber natürlich leider die Tatsache, daß die Fertigungskosten der Kunststoffteile erhöht werden, weiterhin haben Laseradditive unter Umständen auch einen Einfluss auf das Ergebnis im Spritzguss.