De Ultieme Gids voor het Kiezen van een Lasermarkeersysteem

Inzicht in Lasermarkeertechnologie

Wat is lasermarkering?

Lasermarkering is een contactloos printproces waarbij een geconcentreerde lichtbundel wordt gebruikt om permanente codes, tekst of afbeeldingen op het oppervlak van een materiaal aan te brengen. In tegenstelling tot inkjetprinten, waarbij pigmenten of kleurstoffen worden aangebracht, werkt een laser direct in op het materiaal—meestal door verhitting of oppervlakteverandering—om een blijvende markering te creëren zonder verbruiksartikelen. De energie van de laserstraal veroorzaakt lokale veranderingen: bijvoorbeeld, verhitting kan materiaal verwijderen (ablatie) of kleurveranderingen veroorzaken via een chemische reactie in het substraat. Het resultaat is een nauwkeurige, duurzame markering die bestand is tegen slijtage, oplosmiddelen en omgevingsinvloeden—ideaal voor traceerbaarheid en nalevingscodes die gedurende de levensduur van een product leesbaar moeten blijven.

Hoe werkt lasermarkering?

Kort gezegd stuurt een controller de laserstraal via spiegels die worden aangedreven door galvo-motoren om het doeloppervlak te “markeren”. Wanneer het geconcentreerde licht het materiaal raakt, absorbeert het materiaal de energie van de laser en zet het licht om in warmte. Afhankelijk van het materiaal en de laserinstellingen kunnen verschillende effecten optreden:

Elke lasermarkeertechniek heeft specifieke toepassingsgebieden. Graveren is bijvoorbeeld ideaal wanneer maximale duurzaamheid vereist is (zoals VIN-codes op auto-onderdelen), terwijl annealing wordt gebruikt wanneer het oppervlak glad moet blijven (zoals bij medische implantaten). De belangrijkste conclusie is dat lasermarkering veelzijdige methoden biedt om een markering aan te brengen, en dat de optimale methode afhangt van het materiaal en de toepassingsvereisten.

Belangrijke Factoren bij het Kiezen van een Lasersysteem

Het kiezen van een lasermarkeersysteem draait niet alleen om de laser zelf. Het gaat om het vinden van een oplossing die past bij uw productieomgeving, markeervereisten en bedrijfsdoelstellingen. Hieronder vindt u de belangrijkste selectiecriteria:

Prestatiekenmerken en Materiaalgeschiktheid

Materiaaltesten

Alles begint bij het materiaal. Een laser die goed presteert op het ene substraat, kan nauwelijks effect hebben op een ander. Daarom is het essentieel om uw daadwerkelijke product te testen met het lasersysteem voordat u een definitieve keuze maakt. Proefmarkeringen helpen te bevestigen of het lasertype, het vermogen en de lensconfiguratie geschikt zijn voor uw toepassing.

Hoewel markeerkwaliteit cruciaal is, is het minstens zo belangrijk dat de verpakking intact en functioneel blijft. Veel leveranciers bieden proefmarkeringen aan. Videojet bijvoorbeeld kan uw specifieke materiaal testen met fiber-, CO₂- en UV-lasers in hun applicatielaboratoria, om zo de beste oplossing te identificeren en aan te bevelen. Deze stap helpt niet alleen om kostbare fouten te voorkomen, maar geeft ook vertrouwen in de markeerkwaliteit met tastbare resultaten.

Laservermogen

Het uitgangsvermogen (gemeten in watt) is een belangrijke specificatie die de markeercapaciteit beïnvloedt. Lasers met een hoger vermogen kunnen sneller en/of dieper markeren, vooral op harde materialen. Voor het markeren van metalen is doorgaans een fiberlaser van 20–50 W nodig voor oppervlakte-etsen. Voor diepere gravures of zeer snelle productielijnen kunnen fiberlasers boven de 50 W worden ingezet. CO₂-lasers, die vaak worden gebruikt voor het markeren van verpakkingsmaterialen zoals karton, variëren meestal van 10 W voor eenvoudige toepassingen tot 60 W of meer voor snelle toepassingen zoals PET-flessen. UV-lasers hebben doorgaans een laag vermogen (2–10 W) vanwege hun specifieke toepassing: kleurverandering op basis van golflengte. Het is belangrijk dat het vermogen voldoende is om op de gewenste snelheid en diepte te markeren, maar niet zo hoog dat het uw materiaal of budget overbelast. De vermogensbehoefte verschilt per materiaal—een dun plastic etiket vereist slechts enkele watts, terwijl het graveren van een stalen onderdeel tientallen watts en een lagere snelheid kan vereisen.

Pulsfrequentie en -duur

Deze instellingen bepalen hoe de laserenergie wordt afgegeven. Over het algemeen dragen pulsen met een lagere frequentie meer energie per puls (geschikt voor diep graveren), terwijl hogere frequenties zorgen voor vloeiendere, continue markeringen met minder warmte per puls (geschikt voor kunststoffen of fijne details). De meeste moderne lasers bieden de mogelijkheid om de pulsfrequentie (in kHz) aan te passen, zodat u de balans tussen markeerkwaliteit en snelheid kunt optimaliseren. Als uw markeringen een specifieke uitstraling of minimale warmte-impact vereisen, zorg er dan voor dat de laser binnen het vereiste pulsbereik kan werken.

Operationele Veiligheid en Naleving

Industriële lasers zijn krachtige apparaten, dus veiligheid moet altijd voorop staan. Lasersystemen worden geclassificeerd op basis van hun gevareniveau:

Klasse 1

Veilig bij normaal gebruik. De laserstraal is volledig afgeschermd of niet toegankelijk. De meeste geïntegreerde lasermarkeermachines (met correcte behuizing) vallen onder Klasse 1, wat betekent dat ze op de fabrieksvloer kunnen worden gebruikt zonder aanvullende veiligheidsmaatregelen. Een voorbeeld van een Klasse 1-laser is een dvd-speler: het apparaat zelf is Klasse 1, maar de interne laser heeft een hogere classificatie. Dankzij de afscherming blijft het systeem veilig.

Klasse 4

Hoogvermogenlasers kunnen ernstige oog- of huidletsels veroorzaken bij directe of diffuse blootstelling. Vrijwel alle industriële lasers met open straal vallen onder Klasse 4 wanneer de straal zichtbaar is. Deze klasse brengt aanzienlijke veiligheidsrisico’s met zich mee. In de praktijk is een losse laserbron voor markering Klasse 4, en moet u veiligheidsmaatregelen ontwerpen rondom het systeem.

Klasse 4 veilig maken

Als u een Klasse 4-laser integreert in een productielijn, dient u technische maatregelen te treffen om deze effectief om te zetten naar een Klasse 1-systeem voor operators. Dit houdt in: beschermende behuizingen en interlocks. Bijvoorbeeld: een metalen veiligheidsbehuizing rond het markeergebied met een deur. Een interlockschakelaar kan zo worden aangesloten dat de laser automatisch stopt zodra de deur wordt geopend. Volgens onze laserspecialisten zijn correcte afscherming en interlocks onmisbaar voor slimme en veilige productie. Ze zorgen ervoor dat niemand wordt blootgesteld aan de straal bij een geopende afdekking of verkeerd uitgelijnd onderdeel. Veel moderne lasersystemen zijn uitgerust met ingebouwde interlockcircuits om dit te vergemakkelijken.

Dampafzuiging

Een vaak over het hoofd geziene veiligheidsfactor is dampbeheer. Bij het markeren van materiaal kan de laser kleine hoeveelheden verdampen, wat dampen of rook veroorzaakt. Afhankelijk van het materiaal kunnen deze dampen onschadelijk zijn (zoals lichte houtrook) of juist gevaarlijk. Bijvoorbeeld: het markeren van PVC kan chloorgas vrijmaken, wat giftig is. Het is cruciaal om een goed gekwalificeerd afzuig- of ventilatiesysteem te installeren dat verbrandingsproducten verwijdert uit de werkruimte en van het productoppervlak. Een goed afzuigsysteem beschermt medewerkers en voorkomt dat rook zich afzet op lenzen of producten. Beoordeel altijd de materialen die u gaat markeren en zorg voor naleving van geldende blootstellingslimieten op de werkplek.

Normen en Training

Houd u aan laserveiligheidsnormen zoals ANSI Z136.1 (voor veilig gebruik van lasers) en alle relevante lokale regelgeving. Dit omvat het verstrekken van geschikte laserveiligheidsbrillen aan personeel dat mogelijk wordt blootgesteld aan een open straal (bij Klasse 4-scenario’s). Wijs indien nodig een Laser Safety Officer aan en zorg voor training zodat operators de risico’s en veiligheidsvoorzieningen begrijpen. Gelukkig vereist routinegebruik bij een correcte Klasse 1-behuizing met interlock geen speciale beschermingsmiddelen—het risico is afgeschermd. Onderhoudspersoneel moet echter wel worden getraind in de juiste procedures voor wanneer de behuizing wordt geopend voor service.

Overwegingen bij Integratie in Productielijnen

Technical Integration Hurdles

Het integreren van een lasermarkeersysteem in uw productielijn omvat mechanische, elektrische en softwarematige aspecten. Door vooraf goed te plannen voorkomt u problemen achteraf.

Mechanische Integratie (Montage & Ruimte)

Een goed geïnstalleerd lasermarkeersysteem werkt doorgaans met minimale tussenkomst en vereist aanzienlijk minder onderhoud dan veel andere coderingsmethoden. Toch vergt de installatie meer tijd en voorbereiding dan bijvoorbeeld een continuous inkjet (CIJ)-printer. Bij CIJ kunt u vaak de printer uitpakken, monteren en binnen een uur operationeel zijn. Bij een lasersysteem komt meer kijken: het monteren van hardware, het opzetten van veiligheidsbehuizingen, het afstellen van de focus en het programmeren van het markeerontwerp. Hoewel deze initiële inspanning intensiever is, levert het op lange termijn een betrouwbare en onderhoudsarme oplossing op. Het kiezen van een leverancier met sterke ervaring in applicatie-engineering en veldondersteuning kan een groot verschil maken—vooral tijdens de installatie. Een partner met een goed uitgeruste serviceteam kan de integratie versnellen en eventuele problemen ter plaatse snel oplossen.

Integratievoorbeeld

Om integratieplanning te illustreren, nemen we een yoghurtverpakkingslijn als voorbeeld, waarbij meerdere banen met bekers parallel worden gevuld en geseald. Traditioneel zou elke baan een eigen inkjetprintkop hebben, of er zou één bewegende inkjetprinter worden gebruikt om datumcodes op de deksels aan te brengen. Met een laser kan één galvanometer-stuurunit meerdere banen bestrijken, mits het markeergebied groot genoeg is. Zo kunnen alle deksels in één beweging worden gemarkeerd. Dit kan het aantal apparaten terugbrengen van bijvoorbeeld zes inkjetprinters naar één lasersysteem. U moet er echter wel voor zorgen dat het markeergebied en de snelheid van de laser geschikt zijn voor de breedte van alle banen en de lijnsnelheid. In de praktijk hebben sommige fabrikanten met succes hele rijen CIJ-printers vervangen door één laser, wat het onderhoud en het gebruik van verbruiksartikelen aanzienlijk vereenvoudigt—maar alleen na zorgvuldige integratie die rekening houdt met de multi-baanindeling. Deze vorm van consolidatie is een overtuigend voordeel van lasers (minder apparaten om te onderhouden), maar vereist dat de integratie goed wordt uitgevoerd (optiek, montagepositie, timing van lijnbesturing).

Best practices voor implementatie

Het succesvol implementeren van een lasermarkeersysteem draait om meer dan alleen de machine zelf—het vereist goede projectaanpak en voorbereiding. Hieronder vindt u enkele best practices die bijdragen aan een soepele implementatie en duurzaam succes:

Voer haalbaarheidsstudies en proefmarkeringen uit

Doe vooraf grondig onderzoek. Test uw producten met de laser om de markeerkwaliteit en cyclustijd vooraf te bevestigen. Beoordeel ook omgevingsfactoren—zoals hoge luchtvochtigheid of temperatuur—die invloed kunnen hebben op de laser of de markering. Door het proces op kleine schaal of in een laboratorium te simuleren, kunt u eventuele problemen vroegtijdig opsporen en oplossen. Videojet biedt bijvoorbeeld proefmarkeringen aan om te garanderen dat de codevereisten en verpakkingsfunctionaliteit worden gehaald.

Plan veiligheid vanaf het begin

Behandel veiligheidsbehuizingen of dampafzuiging niet als bijzaak. Ontwerp of koop geschikte behuizingen gelijktijdig met de laserselectie, zodat ze goed op elkaar aansluiten. Zorg ervoor dat alle Klasse 4-laserstralen correct worden afgeschermd. Stel interlocks in op deuren of toegangspanelen. Als het markeren schadelijke dampen genereert (bijvoorbeeld bij kunststoffen of geverfde oppervlakken), installeer dan een afzuigsysteem in het markeergebied. Deze planning zorgt voor een veilige en conforme opstart.

Bereid de installatielocatie voor

Elektrisch: Controleer de stroomvereisten (spanning, stroomsterkte) en laat indien nodig een aansluiting installeren door een elektricien.

Montage: Zorg voor een stabiele beugel of frame om de laser te monteren; sommige leveranciers bieden montagehardware of standaards aan.

Omgeving: Lasers functioneren het best in schone, droge omgevingen. Als uw fabriek stoffig is of extreme temperaturen kent, overweeg dan beschermende maatregelen zoals positieve luchtdruk in de laserbehuizing of ventilatoren, conform de aanbevelingen van de leverancier.

Integreer met lijnbesturing

Werk samen met besturingsingenieurs om de laser in de productielijn te integreren. Dit kan het monteren van een encoder voor snelheidsynchronisatie omvatten, het toevoegen van een fotosensor om producten te detecteren en de laser te activeren, of het koppelen van de laser aan een PLC die de lijn aanstuurt. Denk na over de logica: wat moet er gebeuren als de lijn plotseling stopt? (De meeste lasers kunnen markering pauzeren.) Voer tijdens de ingebruikname een test zonder product uit om de timing te verfijnen. Zorg er bijvoorbeeld voor dat de markering op de juiste plaats komt bij verschillende lijnsnelheden. Deze voorbereiding voorkomt kwaliteitsproblemen achteraf.

Train operators en onderhoudspersoneel

Hoewel lasers weinig dagelijks onderhoud vereisen, is training essentieel. Uw team moet weten hoe het systeem veilig bediend wordt, basisinstellingen aangepast kunnen worden en hoe te reageren op veelvoorkomende meldingen of storingen. Laat hen routinehandelingen oefenen zoals het scherpstellen van de laser (indien handmatig) of het reinigen van de lens. Train ook in het gebruik van de interface—bijvoorbeeld het laden van nieuwe berichtpatronen of het aanpassen van de datumcode-indeling. Voor onderhoud: identificeer componenten die periodiek gecontroleerd moeten worden, zoals het reinigen van de lens of het vervangen van filters in een afzuigsysteem. Een korte checklist (dagelijks/wekelijks/maandelijks) helpt om het systeem in optimale conditie te houden.

Maak gebruik van leveranciersondersteuning

Tijdens en na installatie is het verstandig om gebruik te maken van de ondersteuning van uw laserleverancier. Een goede leverancier biedt installatieservice of ten minste telefonische ondersteuning, documentatie (handleidingen, integratiegidsen) en indien nodig training op locatie. Zij kunnen ook helpen bij het optimaliseren van instellingen voor uw toepassing (vermogen, snelheid, enz.). Zodra de laser operationeel is, overweeg dan een servicecontract of informeer naar het proces voor technische ondersteuning. Videojet beschikt bijvoorbeeld over een wereldwijd servicenetwerk. Deze ondersteuning is van grote waarde bij onverwachte problemen en helpt om stilstand tot een minimum te beperken. Onthoud: u koopt niet alleen een machine, maar gaat idealiter een partnerschap aan om uw coderingsproces soepel te laten verlopen.

Door deze best practices te volgen, legt u de basis voor een succesvolle implementatie van lasermarkering die vanaf dag één aan uw doelstellingen voldoet.