Eine Absaugung für die Laserbeschriftung gehört zur Anlage wie das Objektiv. Der Faserlaser verdampft beim Gravieren Metall, beim Schäumen zersetzt er Kunststoff, beim Entschichten trägt er Lack ab. Daraus entsteht Rauch, ein Gemisch aus feinsten Partikeln, Dämpfen und je nach Werkstoff auch Gasen. Wohin dieser Rauch geht, entscheidet über drei Dinge in Ihrer Fertigung: die Luft am Arbeitsplatz, die Lebensdauer der Optik und die Gleichmäßigkeit Ihrer Markierung.
Was beim Laserbeschriften in die Luft geht
Laserrauch ist feiner als Schleifstaub. Ein großer Teil der Partikel liegt im Submikrometerbereich, viele davon sind ultrafeine Partikel unter 100 Nanometern. Sie schweben lange in der Luft und gelangen beim Einatmen bis tief in die Lunge. Mit bloßem Auge sehen Sie davon nur einen dünnen Schleier über dem Bauteil.
Was genau im Rauch steckt, bestimmt der Werkstoff. Auf Stahl und Edelstahl entstehen vor allem Metalloxide, auf verzinktem Stahl kommt Zinkoxid dazu. Kunststoffe zersetzen sich zu Ruß und organischen Dämpfen, deren Zusammensetzung vom Polymer und von den Additiven abhängt. Lacke und Pulverbeschichtungen bringen ihre Pigmente und Bindemittel mit. Die Menge pro Teil ist klein, oft nur Milligramm. In der Serie, über Tausende Teile und mehrere Schichten, summiert sie sich aber zu einer Belastung, die Sie ohne Absaugung in der ganzen Halle wiederfinden.
Warum die Absaugung auch die Markierqualität bestimmt
Rauch, der über der Markierstelle steht, liegt im Strahlengang. Er streut und absorbiert einen Teil der Laserenergie, bevor sie das Werkstück erreicht. Bei langen Füllungen, etwa einem großen Logo oder einer Tiefengravur in mehreren Durchgängen, merken Sie das an Linien, die gegen Ende flauer werden.
Der zweite Effekt wirkt langsamer. Was nicht abgesaugt wird, steigt nach oben und legt sich auf das Schutzglas vor dem F-Theta-Objektiv. Eine dünne Schicht reicht, um messbar Leistung zu schlucken. Wird sie dicker, kann der Strahl die Ablagerung in das Glas einbrennen, und das Schutzglas ist hinüber. Wenn bei unveränderten Parametern der Kontrast über Wochen nachlässt, schauen Sie zuerst auf dieses Glas. Wie Optik, Brennweite und Markierfeld zusammenhängen, steht im Beitrag zum Galvo-Scanner.
Die Filterstufen einer Laserabsaugung
Eine Laserabsaugung arbeitet meist mit drei Stufen hintereinander.
Der Vorfilter sitzt zuerst im Luftstrom. Er fängt die gröberen Partikel ab und hält damit die teureren Stufen dahinter länger frei. Bei Prozessen mit viel Abtrag, zum Beispiel beim Entschichten von Lack, ist er das Verschleißteil, das Sie am häufigsten tauschen.
Danach folgt der Schwebstofffilter. Für Laserrauch sind Filter der Klassen H13 oder H14 nach EN 1822 üblich, weil sie auch die sehr feinen Partikel zuverlässig abscheiden. Dieser Filter entscheidet darüber, ob die Luft hinter dem Gerät tatsächlich partikelarm ist.
Die Aktivkohlestufe kommt zum Schluss. Partikelfilter halten keine Gase zurück. Wenn Sie Kunststoffe, Lacke oder Elastomere bearbeiten, bindet die Aktivkohle die organischen Dämpfe und den Geruch. Auf reinen Metallprozessen ist sie kleiner dimensioniert oder entfällt. Für Werkstoffe, die saure Gase freisetzen, gibt es imprägnierte Kohlen oder Spezialfilter; das sollten Sie mit dem Hersteller des Absauggeräts klären.
Die Größe der Stufen richtet sich nach dem, was Sie tatsächlich abtragen. Eine Anlage, die täglich Hunderte Typenschilder flächig graviert, belastet die Filter ganz anders als eine, die kleine Data-Matrix-Codes auf Edelstahl anlässt.
Absaugdüse und Luftführung: die Position zählt
Ein gutes Filtergerät hilft wenig, wenn die Düse den Rauch erst erfasst, nachdem er aufgestiegen ist.
Setzen Sie die Absaugdüse nah an die Markierstelle, seitlich und leicht schräg, sodass die Luft quer zum Strahl und vom Objektiv weg strömt. Wenige Zentimeter Abstand sind ein guter Ausgangspunkt. Die Saugöffnung darf das Markierfeld nicht abschatten, und der Luftstrom sollte leichte Teile, Folien oder Pulver nicht bewegen. Dünne Etiketten oder kleine Kunststoffteile spannen Sie in einer passenden Aufnahme, sonst saugt die Düse sie an. Hinweise zu Nestern und Anschlägen finden Sie unter Vorrichtungen für die Laserbeschriftung.
Ändert sich die Bauteilgeometrie, wandert die Markierstelle mit. Bei wechselnden Teilen lohnt eine Düse am flexiblen Gelenkarm oder eine feste Position, die zur Aufnahme passt. In einer umhausten Anlage der Laserklasse 1 sammelt sich der Rauch zusätzlich im Innenraum. Eine kurze Nachlaufzeit der Absaugung nach dem Markieren sorgt dafür, dass beim Öffnen der Tür kein Schwall Rauch herauskommt.
Werkstoffe, die besondere Vorsicht verlangen
Einige Werkstoffe setzen Stoffe frei, die eine eigene Bewertung brauchen.
PVC spaltet beim Lasern Chlorwasserstoff ab, der mit Feuchtigkeit Salzsäure bildet. Er greift Spiegel, Scanner und Maschinenteile an und ist gesundheitsschädlich. Lasern Sie PVC deshalb möglichst gar nicht. Ähnliches gilt für Fluorkunststoffe und Fluorelastomere wie FKM, deren Zersetzungsprodukte Fluorwasserstoff enthalten können. Mehr zu Elastomeren steht im Beitrag Silikon und Gummi lasern.
Bei chromhaltigen Schichten kann durch die thermische Bearbeitung sechswertiges Chrom entstehen. Berylliumkupfer setzt berylliumhaltigen Staub frei, und bleihaltiges Messing gibt Bleioxid ab. Alle drei Fälle gehören in die Gefährdungsbeurteilung, bevor die Serie anläuft, und verlangen eine sorgfältig ausgelegte Filtertechnik. Wie der Laser auf Chrom arbeitet, beschreibt der Beitrag zu verchromten Oberflächen.
Sind Sie unsicher, was Ihr Werkstoff freisetzt, fragen Sie beim Materiallieferanten nach dem Sicherheitsdatenblatt. Dort stehen die Zersetzungsprodukte bei thermischer Belastung.
Umluft oder Abluft
Die meisten Absauggeräte für Beschriftungslaser arbeiten im Umluftbetrieb: Sie saugen ab, filtern und geben die gereinigte Luft in den Raum zurück. Das spart Wanddurchbrüche und Heizenergie. Ob Umluft zulässig ist, entscheidet die Gefährdungsbeurteilung nach Gefahrstoffverordnung. Entstehen krebserzeugende Stoffe, gelten für die Rückführung strenge Anforderungen. In solchen Fällen ist eine Abluftleitung nach außen oft die einfachere und sicherere Lösung. Die Verantwortung für diese Bewertung liegt beim Betreiber, und Ihre Fachkraft für Arbeitssicherheit sollte früh mit am Tisch sitzen.
Filter überwachen und wechseln
Partikelfilter melden sich selbst. Das Absauggerät misst den Differenzdruck über dem Filter, und wenn der Filter sich zusetzt, steigt dieser Wert. Erreicht er den Grenzwert, zeigt das Gerät einen Wechsel an. Achten Sie darauf, dass der Volumenstrom an der Düse bis dahin ausreicht.
Aktivkohle verhält sich anders. Sie sättigt sich mit Gasen, ohne dass der Druck merklich steigt. Ein voller Kohlefilter lässt die Dämpfe einfach durch, und oft bemerken Sie das erst am Geruch. Planen Sie den Wechsel deshalb nach Betriebsstunden und Werkstoff, und tragen Sie ihn in den Wartungsplan ein. Die Filter sind ein laufender Kostenposten, den Sie bei der Kalkulation berücksichtigen sollten. Eine Übersicht finden Sie unter Betriebskosten eines Beschriftungslasers.
Gebrauchte Filter enthalten das, was sie zurückgehalten haben. Tauschen Sie sie mit Handschuhen und Atemschutz, verpacken Sie sie staubdicht und entsorgen Sie sie entsprechend den Inhaltsstoffen.
Absaugung und Laser koppeln
In der Serie sollte der Laser nur markieren, wenn die Absaugung läuft. Die meisten Absauggeräte haben dafür Schaltein- und ausgänge: Die Laserstation startet die Absaugung mit dem Markierauftrag, und das Absauggerät meldet eine Störung oder einen vollen Filter zurück. Die Steuerung kann dann den nächsten Zyklus sperren, statt ohne Absaugung weiterzumarkieren. Gerade in automatisierten Zellen ist diese Verriegelung sinnvoll, weil dort niemand danebensteht und den Rauch bemerkt. Wie das Schutzkonzept einer Laseranlage insgesamt aufgebaut ist, lesen Sie unter Lasersicherheit.
Welches System passt zu Ihrem Prozess?
Für kleine und mittlere Serien ist der GRAVIS Beschriftungslaser ausgelegt, vollständig umhaust in Laserklasse 1. Größere Teile und automatisierte Abläufe nimmt der GLX500 auf. Soll der Laser in Ihre eigene Linie, ist der Integra die passende Bauform, und die Absaugung planen Sie dann als Teil Ihrer Zelle mit. Welche Absaugung zu Ihren Werkstoffen und Stückzahlen passt, klären wir gemeinsam mit Ihnen bei der Auslegung der Anlage. Schicken Sie uns Musterteile, nennen Sie uns Werkstoff und Taktzeit, und wir sagen Ihnen, mit welchem Abtrag und welcher Filterlast Sie rechnen müssen. Sprechen Sie uns an.