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Wissen · Kaufberatung

Faserlaser-Leistung: wie viel Watt Ihre Anwendung wirklich braucht

20, 30, 50 oder 100 Watt: Die Frage nach der passenden Faserlaser-Leistung kommt in fast jedem Beratungsgespräch. Entscheidend ist, ob Sie anlassen, abtragen oder tief gravieren und wie viel Zeit pro Teil zur Verfügung steht. Für reine Kennzeichnung ist eine kleine Quelle oft die wirtschaftlichere Wahl.

Auf einen Blick

  • Die Wattzahl im Datenblatt ist die mittlere Leistung, die Pulsenergie hängt zusätzlich an der Frequenz
  • Für Codes, Klarschrift, Anlassen und Eloxal reichen meist 20 bis 30 W
  • Beim Gravieren und Tiefengravieren sinkt die Markierzeit fast proportional mit mehr Leistung
  • Bei kleinen Markierungen bestimmen Scanner und Handling die Taktzeit

“Reichen 30 Watt, oder sollten wir gleich 50 nehmen?” Diese Frage steht oft schon in der ersten Anfrage. Die Faserlaser-Leistung ist die größte Zahl im Datenblatt und bestimmt einen guten Teil des Preises. Für das Ergebnis am Bauteil zählt sie aber nur bei bestimmten Aufgaben. Wer DataMatrix-Codes auf Eloxal setzt, hat ganz andere Anforderungen als ein Werkzeugbauer, der Prägestempel einen halben Millimeter tief graviert.

Was die Wattzahl beim Faserlaser angibt

Ein Beschriftungslaser arbeitet gepulst. Die Watt-Angabe beschreibt die mittlere Leistung, also die Energie, die die Quelle pro Sekunde abgibt. Im Material wirkt aber der einzelne Puls, und dessen Energie hängt an der Pulsfrequenz:

Pulsenergie = mittlere Leistung / Pulsfrequenz

Eine 20-W-Quelle liefert bei 20 kHz Pulse mit 1 mJ, bei 200 kHz sind es noch 0,1 mJ. Teilen Sie die Pulsenergie durch die Pulsdauer, erhalten Sie die Spitzenleistung: 1 mJ in 100 ns ergeben rund 10 kW. Die Spitzenleistung entscheidet, ob ein Puls Material verdampft oder die Oberfläche nur erwärmt. Die mittlere Leistung legt fest, wie viel davon pro Sekunde passiert.

Jede Quelle hat außerdem eine maximale Pulsenergie, die im Datenblatt gesondert steht. Bei einem MOPA-Laser kommt die einstellbare Pulsdauer dazu, bei unseren Systemen 2 bis 500 ns. Deshalb markieren zwei Laser mit derselben Wattzahl oft sehr unterschiedlich. Warum das so ist, steht im Vergleich MOPA vs. Q-Switched.

Welche Faserlaser-Leistung welches Verfahren braucht

Beim Anlassen von Edelstahl oder Titan erwärmt der Laser die Oberfläche so, dass eine dünne Oxidschicht wächst und die Stelle dunkel oder farbig erscheint. Das braucht eine kontrollierte Wärmemenge pro Fläche. Mehr Leistung erlaubt etwas höhere Geschwindigkeit, ab einem gewissen Punkt wird die Farbe aber fleckig oder brennt aus. 20 bis 30 W decken das in aller Regel ab.

Eloxiertes Aluminium und die meisten Kunststoffe reagieren schon bei geringer Energie. Beim Eloxal genügt es, die Farbschicht aufzuhellen, Kunststoffe schäumen auf oder karbonisieren. Hier nutzen Sie selbst von einer 20-W-Quelle oft nur einen Teil der Leistung, und zu viel Energie hinterlässt braune Ränder oder Schmelzwülste.

Beim Gravieren verdampft Material, und die Abtragsrate wächst dann ungefähr mit der mittleren Leistung, solange die Pulsenergie im wirksamen Bereich bleibt. Doppelte Leistung heißt grob halbe Zeit. Bei der Tiefengravur in Metall, die Schicht für Schicht hunderte Durchgänge fährt, macht sich jedes zusätzliche Watt direkt in der Zykluszeit bemerkbar.

Als grobe Orientierung aus unserer Applikationspraxis:

AufgabeTypische LeistungsklasseWarum
DataMatrix, Klarschrift, Seriennummern auf Metall20 bis 30 WWenig Energie pro Linie, Scanner und Handling bestimmen das Tempo
Anlassen auf Edelstahl und Titan20 bis 30 WDie Farbe hängt an der Wärmeführung
Eloxal und Kunststoffe20 WDas Material reagiert bei geringer Energie
Gravur bis etwa 0,1 mm, gefüllte Logos30 bis 50 WDer Abtrag skaliert mit der Leistung
Tiefengravur, Prägewerkzeuge, großflächiger Abtrag50 bis 120 WDie Zeit pro Teil sinkt fast linear

Am konkreten Bauteil kann die Grenze anders liegen, etwa bei Kupfer, das viel Licht reflektiert und die Wärme schnell ableitet.

Wann mehr Watt Zeit spart

Die Energie, die eine Linie pro Millimeter ins Material bringt, ergibt sich aus Leistung geteilt durch Geschwindigkeit. Mit doppelter Leistung können Sie also ungefähr doppelt so schnell fahren und erreichen dieselbe Wirkung. Das klappt, solange der Galvo-Scanner die höhere Geschwindigkeit auch sauber umsetzt.

Bei kleinen Markierungen ist das oft nicht der Fall. Ein DataMatrix-Code mit 5 mm Kantenlänge besteht aus vielen kurzen Linien, und bei jedem Linienanfang und jeder Ecke rechnet die Steuerung kleine Wartezeiten ein. Diese Verzögerungen bleiben gleich, egal wie stark die Quelle ist. Dazu kommt das Handling: Wenn das Einlegen zehn Sekunden dauert und der Laser eine Sekunde schreibt, ändert eine stärkere Quelle am Takt fast nichts. Wie Sie Markierzeit und Taktzeit vorab abschätzen, zeigt der Beitrag zur Taktzeit bei der Laserbeschriftung.

Bei Abtragsaufgaben sieht die Rechnung anders aus. Braucht eine Gravur mit 20 W fünf Minuten, schafft eine 100-W-Quelle sie rechnerisch in etwa einer Minute. In der Praxis dauert es etwas länger, weil Sprünge und Pausen zur Wärmeabfuhr nicht mitskalieren. Bei 200 Teilen im Monat sind das trotzdem rund 13 Stunden Laserzeit.

Was gegen zu viel Leistung spricht

Eine größere Quelle kostet mehr. Die Leistungsklasse ist neben Markierfeld, Schutzkonzept und Optionen einer der Hauptfaktoren im Preis, wie unser Überblick Was kostet ein Beschriftungslaser? zeigt. Wer nur kennzeichnet, bezahlt bei 100 W für Reserven, die er nie abruft.

Dünne Bleche und Folien vertragen außerdem nur begrenzt Wärme. Eine starke Quelle lässt sich in der Software herunterregeln, die Parameter müssen Sie bei solchen Teilen aber sorgfältiger einstellen, damit nichts verzieht oder neben der Gravur anläuft. Und wo mehr Material verdampft, entsteht auch mehr Rauch. Bei Abtragsaufgaben mit hoher Leistung muss die Absaugung entsprechend ausgelegt sein.

Leistung beim UV-Laser

Beim UV-Laser mit 355 nm gelten andere Größenordnungen. Kunststoffe, Glas und viele Beschichtungen absorbieren das kurzwellige Licht stark, und der Prozess läuft überwiegend photochemisch ab. Deshalb arbeiten UV-Quellen mit deutlich weniger Leistung: der Gravis UV mit 5 bis 20 W, der Integra UV mit 5 bis 40 W. Die Wattzahlen von UV- und Faserlaser lassen sich nicht direkt vergleichen. Wann sich die UV-Wellenlänge lohnt, erklärt der Beitrag zum UV-Laser.

So legen Sie die Faserlaser-Leistung fest

Beginnen Sie bei der Aufgabe. Notieren Sie Material, Inhalt und Größe der Markierung, die geforderte Tiefe, den verfügbaren Takt und die Stückzahl pro Jahr. Daraus ergibt sich meist schon, ob Sie im Kennzeichnungsbereich bei 20 bis 30 W liegen oder ob regelmäßiger Abtrag eine größere Quelle rechtfertigt.

Bei Grenzfällen hilft eine Musterbeschriftung. Wir lasern Ihr Bauteil in Rüthen mit dem echten Layout, messen die Markierzeit und sagen Ihnen, welche Leistungsklasse zu Ihrer Aufgabe passt. Den Gravis und den Integra bauen wir mit MOPA-Faserlaser von 20 bis 120 W, den GLX500 für große Teile und Automation je nach Variante mit 20 bis 200 W. Schicken Sie uns Ihre Anfrage über das Kontaktformular, gern direkt mit einem Probeteil.

FAQ

Häufige Fragen

Die wichtigsten Antworten kompakt zusammengefasst.

Q01 Reichen 20 Watt Faserlaser für Metall?
Für das Beschriften von Metall in aller Regel ja. DataMatrix-Codes, Seriennummern, Logos und Anlassmarkierungen auf Edelstahl, Stahl, Titan oder Aluminium gelingen mit 20 W problemlos. Langsam wird es erst, wenn Sie viel Material abtragen wollen, etwa bei Tiefengravuren von mehreren Zehntelmillimetern oder großen gefüllten Flächen.
Q02 30 oder 50 Watt Faserlaser: was ist die bessere Wahl?
Wenn Sie überwiegend kennzeichnen, bringt der Schritt von 30 auf 50 W wenig, weil Scanner, Sprünge und Handling die Zeit bestimmen. Gravieren Sie regelmäßig Füllflächen oder tiefer, spart die 50-W-Quelle spürbar Zeit, weil der Abtrag ungefähr mit der mittleren Leistung wächst. Am sichersten entscheidet ein Testlauf mit Ihrem Bauteil und Ihrem Layout.
Q03 Graviert ein Faserlaser mit mehr Watt tiefer?
Er trägt pro Durchgang mehr Material ab. Die Tiefe entsteht beim Tiefengravieren aber über viele Durchgänge, und die erreichbare Endtiefe ist mit einer kleineren Quelle ähnlich. Die stärkere Quelle braucht dafür weniger Durchgänge und damit weniger Zeit.
Q04 Warum markiert ein stärkerer Laser auf Edelstahl nicht schneller schwarz?
Die Anlassfarbe entsteht durch eine dünne Oxidschicht, die bei kontrollierter Erwärmung wächst. Dafür braucht das Material eine bestimmte Wärmemenge pro Fläche und etwas Zeit. Mit mehr Leistung können Sie etwas schneller fahren, ab einem gewissen Punkt wird die Markierung aber ungleichmäßig oder brennt aus.
Q05 Welche Leistungen bieten die Beschriftungslaser von Grossmann Lasertechnik?
Gravis und Integra gibt es mit MOPA-Faserlaser von 20 bis 120 W, den GLX500 mit Laserleistungen von 20 bis 200 W, wahlweise als Faser-, UV- oder CO2-Laser. Die UV-Varianten liegen beim Gravis bei 5 bis 20 W und beim Integra bei 5 bis 40 W. Welche Leistung zu Ihrer Aufgabe passt, klären wir am besten mit einer Musterbeschriftung.

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Sie wissen noch nicht, welcher Beschriftungslaser zu Ihrer Anwendung passt? Schicken Sie uns ein Beispielteil ein, wir fertigen Ihnen daraus eine Musterbeschriftung und Sie sehen das Ergebnis vor der Kaufentscheidung.