Was ist Lasergravur? Verfahren, Arten & Leitfaden

Bei Yonglihao Machinery, ein Rapid-Prototyping-Unternehmen, Ich unterstütze die Produktentwicklung von Anfang bis Ende. Laserschneiddienste Lasergravur gehört zu unseren wichtigsten täglichen Prozessen. Oft folgt im Anschluss die Lasergravur. Nach dem Zuschnitt eines Teils benötigen Kunden dauerhafte Logos, Kennzeichnungen oder Rückverfolgbarkeitsmarkierungen. Dieser Leitfaden erklärt, was Lasergravur ist, wie sie funktioniert und wie Sie das optimale Verfahren für Ihr Material und Ihre Markierung auswählen.

Was ist Lasergravur?

Die Lasergravur ist ein berührungsloses Verfahren. Dabei wird Material abgetragen, um eine dauerhafte Markierung mit Tiefe zu erzeugen. Diese Tiefe ist ihr Hauptmerkmal. Sie trägt dazu bei, dass gravierte Markierungen Handhabung, Abrieb und anderen Einflüssen besser standhalten als oberflächliche Markierungen.

Lasergravur unterscheidet sich von Lasermarkierung. Der Hauptunterschied liegt in der Art der Markierungserzeugung. Bei der Lasermarkierung können Farbveränderungen, Oxidation oder leichte Oberflächenveränderungen zum Einsatz kommen. Die Lasergravur hingegen nutzt kontrollierten Materialabtrag. Das Ergebnis ist haptisch ansprechender und haltbarer.

In der Fertigung dient die Gravur hauptsächlich der Rückverfolgbarkeit. Seriennummern, Chargencodes, 2D-Codes und Anlagenkennungen müssen stets lesbar bleiben. Auch Logos und Typenschilder lassen sich gravieren. Die Gravur eignet sich ideal, wenn eine dauerhafte, abriebfeste und wischfeste Markierung gewünscht ist.

Wie funktioniert Lasergravur?

Die Lasergravur bündelt die Energie auf einen winzigen Punkt. Dieser Punkt wird entlang einer vorgegebenen Bahn bewegt, um Material abzutragen. Ein CNC-Programm steuert diese Bahn. Prozessparameter bestimmen, wie viel Material abgetragen wird und wie die Oberfläche aussieht.

Materialabtragung erfolgt auf verschiedene Weise. Sie kann durch Schmelzen und Auswerfen, Verdampfen oder Kurzpulsablation erfolgen. Unterschiedliche Materialien verhalten sich unterschiedlich. Manche verdampfen vollständig. Manche schmelzen und erstarren an den Rändern wieder. Andere, wie beispielsweise Glas, können durch kontrollierte Mikrorissbildung ein mattiertes Aussehen erhalten.

Tiefe und Kontrast ergeben sich aus Energiedichte und Verweilzeit. Die Energiedichte wird hauptsächlich durch den Fokus (Spotgröße) beeinflusst. Die Verweilzeit wird durch die Geschwindigkeit und die Impulsüberlappung bestimmt. Deshalb können bei “gleicher Leistung” sehr unterschiedliche Markierungen entstehen, wenn Fokus oder Geschwindigkeit geändert werden.

Die meisten Gravurverfahren nutzen Raster- oder Vektorgrafiken. Rastergravur füllt Flächen Zeile für Zeile, ähnlich wie ein Drucker. Sie wird häufig für flächigen Text, Fotos und Logos verwendet. Vektorgrafikgravur zeichnet Linien und Kurven nach. Sie ist oft schneller, wenn die Grafik hauptsächlich aus Konturen besteht.

Hauptarten der Lasergravur

Dieser Abschnitt hilft Ihnen bei der Auswahl des passenden Lasertyps. Treffen Sie Ihre Wahl anhand des Materials und der Art der benötigten Markierung.

Faserlasergravur

Faserlaser (um 1064 nm) sind eine praktische Wahl für die Metallgravur. Metalle absorbieren ihre Wellenlänge gut. Sie eignen sich hervorragend für Seriennummern, Data-Matrix-Codes und dauerhafte Teilekennzeichnungen. Sie sind ideal für Edelstahl, Aluminium, Messing und viele Legierungen. Auch die Serienfertigung von Einzelteilen ist problemlos möglich. Der Prozess ist stabil, sobald die Vorrichtung und der Fokus korrekt eingestellt sind.

Grenzen: Reflektierende Metalle und wärmeempfindliche Oberflächen erfordern eine präzisere Steuerung. Kupfer und einige Aluminiumoberflächen können problematisch sein. Ihre Reflexion und Wärmeleitfähigkeit beeinflussen, wie Energie in das Material eindringt. Bei zu hohen Einstellungen können Farbstiche oder weiche Kanten auftreten. Auch mikrogratartige Ränder sind möglich. Wenn die Optik wichtig ist, sollte zunächst die Lesbarkeit optimiert werden. Anschließend kann die Tiefe durch mehrere Durchgänge anstatt eines starken Durchgangs vorsichtig erhöht werden.

CO2-Lasergravur

CO₂-Laser (ca. 10,6 μm) eignen sich am besten für Nichtmetalle. Viele organische Materialien absorbieren diese Wellenlänge gut. Sie gravieren Holz, Papier, Leder und Acryl mit hervorragendem visuellen Kontrast. Für Schilder, Geschenkartikel und Namensschilder auf nichtmetallischen Gegenständen liefern CO₂-Laser oft schnelle und saubere Ergebnisse.

Grenzen: CO2 ist für blanke Metalle ohne Spezialbeschichtung nicht die erste Wahl. Auf Holz entsteht der Kontrast durch kontrolliertes Abbrennen. Daher beeinflusst die Rauchabführung die Sauberkeit der Markierung. Auf Acrylglas lässt sich eine klare, matte Markierung erzielen. Hierbei ist jedoch die Hitzekontrolle wichtig, um Rauheit zu vermeiden, insbesondere bei dünnen Platten.

Diodenlasergravur

Diodenlaser sind kompakte Systeme. Sie können viele Materialien mit geringer bis mittlerer Intensität gravieren. Sie werden häufig dort eingesetzt, wo Platz und Kosten eine entscheidende Rolle spielen. Auch bei geringen Produktionsanforderungen kommen sie zum Einsatz. Sie eignen sich für beschichtete Metalle, einige Kunststoffe und Holz.

Grenzen: Für tiefe Metallgravuren sind Diodenlaser unter Umständen langsamer. Bei der industriellen Massenmarkierung sind sie weniger fehlertolerant. Benötigen Sie dauerhafte Rückverfolgbarkeitsmarkierungen auf Metall, ist Faserlaser in der Regel die sicherere Wahl. Wenn Sie hauptsächlich Nichtmetalle gravieren, um einen starken Kontrast zu erzielen, ist CO₂ aufgrund seiner Geschwindigkeit eine gängige Option.

Welche Materialien können graviert werden?

Man kann viele Materialien gravieren. Die Laserwellenlänge und -energie müssen dem Wärmeabsorptionsverhalten der Oberfläche entsprechen. Für praktische Anwendungen teile ich die Materialien in drei Gruppen ein: leicht zu gravierende, mit Vorsicht zu gravierende und zu vermeidende Materialien. So erziele ich gleichbleibende Ergebnisse und halte den Arbeitsbereich sicher.

Gängige Materialien, die sich gut gravieren lassen, sind Holz, viele Kunststoffe (außer PVC), Leder und viele Stahlsorten. Auch eloxiertes Aluminium eignet sich gut zum Gravieren. Für optimale Ergebnisse bei Metallen ist oft ein Faserlaser erforderlich. Glas lässt sich zwar gravieren, verhält sich aber anders. Der “matte” Effekt entsteht eher durch Mikrorisse als durch sauberes Abtragen des Materials. Spannung und Gravurmuster müssen sorgfältig kontrolliert werden, um Absplitterungen zu vermeiden.

Vermeiden Sie Materialien, die beim Erhitzen schädliche Nebenprodukte bilden. PVC ist ein typisches Beispiel. Es kann chlorhaltige Gase freisetzen, die für Mensch und Maschine gefährlich sind. Auch halogenhaltige Materialien, bestimmte Harze oder einige Verbundwerkstoffe können schädliche Dämpfe erzeugen. Prüfen Sie im Zweifelsfall vor dem Gravieren die genaue Materialgüte.

Wie wir ein Gravurverfahren auswählen

Die schnellste Methode zur Auswahl des passenden Setups ist: zuerst das Material, dann die Markierungsanforderungen und schließlich die Produktionsgeschwindigkeit. Bei Metallmaterialien und langlebigen Markierungen ist Fasertechnologie der beste Ausgangspunkt. Bei organischen Materialien oder Acryl und dem Wunsch nach starkem Kontrast ist CO₂-Injektion oft die einfachste Lösung.

Definieren Sie als Nächstes die Anforderungen an die Kennzeichnung. Berücksichtigen Sie Kontrast, Tiefe, Größe und Position. Ein Logo auf einer Kosmetikfläche erfordert eine hohe Kantenqualität und Hitzebeständigkeit. Eine Seriennummer zur Rückverfolgbarkeit muss auch nach Handhabung und Reinigung lesbar sein.

Prüfen Sie anschließend Ihre Zykluszeitanforderungen. Für kurze Produktionsläufe reichen langsamere, sauberere Einstellungen aus. Größere Mengen erfordern einen stabilen Prozess, der auch bei Chargen- und Oberflächenänderungen zuverlässig funktioniert.

Verwenden Sie dies, bevor Sie die Parameter anpassen:

• Material und genaue Güteklasse bestätigt (kein Rätselraten).
• Markierungsziel definiert: nur Kontrast oder Tiefenschärfe.
• Grafischer Typ identifiziert: Rasterfüllung oder Vektorlinien.
• Vorrichtungsplan festgelegt: Teil darf sich nicht verschieben.
• Sicherheit geprüft: Belüftung und Augenschutz.

Grundlagen der Lesbarkeit von 2D-Code

Für die industrielle Rückverfolgbarkeit muss ein 2D-Code nach allen Bearbeitungsschritten lesbar bleiben. Das bedeutet, dass das Design nicht nur auf die Optik, sondern auch auf das Scannen ausgelegt sein muss.

Die Ruhezone ist erforderlich. Lassen Sie einen sauberen Rand um den Code. Dies hilft dem Scanner, die Ränder zu erkennen. Wenn Sie den Code mit Rändern oder Texturen überladen, wird die Dekodierung instabil. Behandeln Sie die Ruhezone als geschützten Bereich.

Die Modulgröße muss zum Laserfleck und zur Oberflächenbeschaffenheit passen. Sind die Module zu nah am Fleckdurchmesser, werden Ecken abgerundet. Zellen können verschmelzen, und der Code wird für Scanner zu “grauem Rauschen”. Bei beengten Platzverhältnissen ist es besser, den Code etwas größer zu gestalten, als winzige Module zu erzwingen.

Nachbearbeitungsschritte können Kontraste verringern oder die Form verändern. Planen Sie dies ein. Strahlen kann feine Konturen verwischen. Beschichtungen können flache Vertiefungen füllen. Anodisieren kann die Reflektivität verändern. Wenn das Teil gestrahlt oder lackiert werden soll, achten Sie auf eine Form, die diese Bearbeitungsschritte unbeschadet übersteht.

Praktische Prüfregel: Führen Sie einen Testscan unter denselben Lichtverhältnissen und im selben Winkel durch, den Ihre Bediener später verwenden werden. Testen Sie nach Möglichkeit nach der eigentlichen Nachbearbeitung, nicht nur am Rohteil. Ein kleiner Pilotlauf ist in der Regel schneller als die Neukennzeichnung einer ganzen Charge.

Häufige Probleme und bewährte Vorgehensweisen

Die meisten Gravurfehler entstehen durch Fokussierungsfehler, instabile Vorrichtungen oder zu hohe Temperaturen. Die Symptome unterscheiden sich je nach Material, die Ursachen sind jedoch dieselben. Beheben Sie daher zunächst die grundlegenden Probleme.

Es empfiehlt sich, die Vorrichtung zu fixieren und zu fokussieren, bevor Sie die Tiefeneinstellung vornehmen. Eine stabile Einrichtung ist immer besser als aggressive Einstellungen. Falls die Ergebnisse über das gesamte Werkstück ungleichmäßig sind, überprüfen Sie zuerst die Ebenheit, die Z-Höhe und den Fokus.

Parameterfenster-Denken

Ein stabiles Ergebnis ergibt sich aus einem Parameterbereich, nicht aus einer einzigen “besten Einstellung”. Die Markierung wird durch die pro Fläche abgegebene Energie bestimmt. Diese wird durch die Spotgröße (Fokus) und die Verweilzeit (Geschwindigkeit + Überlappung) beeinflusst.

Leistung und Geschwindigkeit gehören zusammen. Leistung erhöht die zugeführte Energie. Geschwindigkeit bestimmt, wie lange diese Energie auf die Oberfläche einwirkt. Erhöht man die Leistung ohne gleichzeitige Erhöhung der Geschwindigkeit, entsteht Hitze. Kanten können weicher werden und die Gefahr des Verkohlens steigt. Erhöht man die Geschwindigkeit ohne gleichzeitige Erhöhung der Energie, nimmt der Kontrast ab.

Die Frequenz beeinflusst die Art der Impulsüberlagerung und die Wärmeempfindung an der Oberfläche. Zu viel Überlappung kann dazu führen, dass ein sauberes Abtragen in erneutes Erhitzen übergeht. Dies beeinträchtigt die Kantenschärfe. Zu wenig Überlappung kann zu gepunkteten Linien und ungleichmäßiger Textur führen.

Der Fokus wirkt wie ein versteckter Multiplikator. Er verändert Spotgröße und Energiedichte unmittelbar. Schon ein kleiner Fokusfehler kann den Spot vergrößern und die Spitzenintensität verringern. Dadurch können “gleiche Einstellungen” zu einem anderen Ergebnis führen. Sollten Sie ungleichmäßige Ergebnisse feststellen, überprüfen Sie Fokus und Ebenheit, bevor Sie die Leistung anpassen.

Abschluss

Die Lasergravur ist ein kontrollierter Prozess, bei dem Material abgetragen wird. Sie erzeugt dauerhafte, widerstandsfähige Markierungen mit echter Tiefe. Die Vorgehensweise ist einfach: Der Laser wird auf das Material und die Bewegungsstrategie auf das gewünschte Motiv abgestimmt. Anschließend werden die Ergebnisse durch Fokussteuerung und sichere Entnahme stabilisiert. Wenn Sie Yonglihao Machinery zum Laserschneiden verwenden, ist die Gravur ein logischer nächster Schritt. Sie ermöglicht die Rückverfolgbarkeit und Identifizierung von Einzelteilen oder Serienfertigungen ohne zusätzliche Werkzeuge.

Weiterführende Literatur: Laserschneiden vs. Lasergravieren

Häufig gestellte Fragen

Ist “Lasergravur” dasselbe wie Lasermarkierung?

Nein. Gravuren tragen Material ab und erzeugen Tiefe. Markierungen verändern lediglich die Oberfläche. Dieser Unterschied wirkt sich auf die Haltbarkeit und die Abnutzung der Markierung aus.

Welcher Laser eignet sich am besten zum Gravieren von Metallteilen?

In den meisten Fällen ist ein Faserlaser der beste Ausgangspunkt für die Bearbeitung von Metallen. Er ist effizient, ermöglicht wiederholgenaue Ergebnisse und wird häufig für Rückverfolgbarkeitsmarkierungen verwendet.

Kann ich jeden Kunststoff mit Laser gravieren?

Nein. Einige Kunststoffe sollten vermieden werden, da sie gesundheitsschädliche Dämpfe freisetzen können. PVC ist ein bekanntes Beispiel.

Warum ist meine Gravur selbst bei hoher Vergrößerung nicht tief genug?

Das Problem liegt oft in der Fokussierung, der Geschwindigkeit oder der Überlappung – nicht nur in der Leistung. Befindet sich der Fokuspunkt nicht im richtigen Bereich, verteilt sich die Energie und die Schärfentiefe nimmt ab.

Beeinflusst die Lasergravur die Bauteiltoleranzen?

Das ist möglich. Beim Gravieren wird Material abgetragen und es kann zu lokaler Wärmeentwicklung kommen. Bei Gravuren auf empfindlichen Oberflächen ist die Gravurtiefe zu kontrollieren. Achten Sie darauf, dass die Gravur nicht mit Dichtungen oder Passungsteilen in Berührung kommt.