Polyamid lasern gehört in vielen Zulieferbetrieben zum Tagesgeschäft und sorgt trotzdem regelmäßig für Überraschungen, weil die Sorten so verschieden sind. “PA66” auf dem Datenblatt kann ein schwarzes, glasfaserverstärktes Compound mit Flammschutz sein oder ein naturfarbenes Spritzgussteil ohne jeden Zusatz. Beide verhalten sich unter dem Laser völlig unterschiedlich. Wer die Rezeptur kennt, findet das passende Verfahren und die passende Wellenlänge recht schnell.
Wo Polyamid gekennzeichnet wird
Im Automobilbau sitzt Polyamid fast überall, wo es warm wird oder Medien im Spiel sind: Saugrohre, Motorabdeckungen, Kühlmittelstutzen, Steckverbinder, Kabelhalter und Clips. Viele dieser Teile tragen eine Teilenummer, ein Herstelldatum oder einen DataMatrix-Code für die Rückverfolgung. Was die OEMs dabei verlangen, steht im Beitrag zur Traceability in der Automobilindustrie.
In der Elektrotechnik besteht ein großer Teil der Gehäuse, Klemmenblöcke, Sicherungsträger und Schalterkomponenten aus PA66, oft mit Flammschutz. Dazu kommen Kabelbinder, Lüfterräder, Zahnräder und Gleitlager im Maschinenbau. Die Anforderungen ähneln sich: Die Markierung soll Öl, Kühlmittel und Reinigung überstehen, darf das Teil nicht schwächen und muss in der Montage maschinell lesbar sein. Etiketten lösen sich bei Wärme, Tampondruck braucht Vorbehandlung und Trocknung. Der Laser braucht kein Verbrauchsmaterial und markiert direkt im Werkstoff.
Wie Polyamid auf den Laser reagiert
Polyamid ist ein teilkristalliner Thermoplast. Trifft ein Laserpuls auf die Oberfläche, erhitzt er eine dünne Schicht schlagartig. Ein Teil des Polymers zersetzt sich, die entstehenden Gase blähen die erweichte Schmelze zu feinen Bläschen auf, und die Schicht erstarrt sofort wieder. Diese Bläschen streuen das Licht und erscheinen hell. Das ist das Aufschäumen, das typische Markierbild auf PA.
Steigt die Energie weiter, kippt der Prozess ins Karbonisieren. Das Polymer verkohlt, die Markierung wird bräunlich bis dunkel, oft auch unregelmäßig. Auf schwarzem PA ist das unerwünscht, denn eine braune Markierung auf schwarzem Grund ist schlechter lesbar als ein heller Schaum. Auf naturfarbenem PA kann eine leichte Verfärbung dagegen der einzige Weg zu brauchbarem Kontrast sein. Die verschiedenen Mechanismen im Vergleich zeigt der Überblick zu den Markierverfahren.
Polyamid lasern nach Farbe und Füllung
Schwarzes PA6 und PA66 ist der einfache Fall. Der Ruß im Compound nimmt die Infrarotstrahlung des Faserlasers gut auf, die Oberfläche schäumt gleichmäßig, und es entsteht eine hellgraue bis fast weiße Markierung. Dieser Kontrast reicht für kleine Klarschrift und für DataMatrix-Codes mit feinen Modulen.
Naturfarbenes Polyamid ist der schwierige Fall. Ohne Ruß oder Pigment nimmt das Material die 1064 nm des Faserlasers nur schwach auf. Bei moderater Energie passiert fast nichts, bei hoher Energie schäumt die Oberfläche auf, und weiß auf milchig weiß bleibt blass. Für solche Teile gibt es zwei Wege. Entweder der Compoundeur gibt ein Laseradditiv in die Rezeptur, dann wird die Markierung dunkel und kontrastreich. Oder Sie markieren mit einem UV-Laser, den PA direkt an der Oberfläche absorbiert. Das Ergebnis ist meist eine feine, leicht bräunliche Verfärbung, die sich deutlich besser lesen lässt als der Schaum vom Faserlaser.
Farbige Polyamide reagieren je nach Pigment. Orange eingefärbte Teile, wie sie bei Hochvoltkomponenten im Elektrofahrzeug üblich sind, können hell oder dunkel markieren. Ein Testraster zeigt nach wenigen Minuten, wohin die Reise geht.
Glasfaserverstärkte Sorten wie PA6 GF30 oder PA66 GF30 verhalten sich im Grundsatz wie die ungefüllte Variante in derselben Farbe. Die Glasfasern nehmen die Laserstrahlung kaum auf. Ist die Energie zu hoch, trägt der Laser die Kunststoffmatrix um die Fasern ab, die Fasern liegen frei, und die Markierung sieht fleckig und rau aus. Fahren Sie deshalb mit der niedrigsten Energie, die gerade noch einen vollen Schaum ergibt.
Faserlaser oder UV-Laser für PA
Für schwarzes und dunkel gefülltes Polyamid ist der Faserlaser die wirtschaftliche Wahl. Er markiert schnell, und Sie können mit demselben Gerät Ihre Metallteile beschriften. Ein MOPA-Faserlaser bringt einen echten Vorteil: Über die Pulsdauer bestimmen Sie, wie viel Wärme pro Puls ins Material geht. Kürzere Pulse ergeben einen feineren, gleichmäßigeren Schaum mit weniger Neigung zum Verbrennen. Wie sich MOPA und klassische Q-Switch-Quellen unterscheiden, erklärt der Beitrag MOPA oder Q-Switched.
Der UV-Laser mit 355 nm ist dann sinnvoll, wenn naturfarbenes oder hell eingefärbtes PA ohne Additiv markiert werden muss oder wenn die Codes sehr klein werden. Weil PA diese Wellenlänge in den obersten Mikrometern absorbiert, bleibt der Wärmeeintrag gering, und dünnwandige Teile wie Kabelbinder oder filigrane Clips verziehen sich nicht. Mehr zur Wellenlänge selbst finden Sie im Beitrag zum UV-Laser.
Bevor Sie für naturfarbenes PA einen UV-Laser anschaffen, sprechen Sie mit Ihrem Spritzgießer. Manchmal lässt sich ein Additiv oder eine dunkle Einfärbung ohne Mehraufwand in die Rezeptur aufnehmen, und der vorhandene Faserlaser reicht dann aus.
Feuchte, Flammschutz und Chargenwechsel
Polyamid nimmt Wasser aus der Umgebungsluft auf. Ein Teil direkt aus der Spritzgießmaschine ist trocken, nach einigen Tagen im Lager hat es Feuchte gezogen. Diese Feuchte kann das Schäumverhalten verändern, weil verdampfendes Wasser beim Aufschäumen mitwirkt. Wenn Sie Parameter an frisch gespritzten Teilen einfahren und später im Lager konditionierte Teile markieren, kann die Markierung anders aussehen. Testen Sie deshalb mit Teilen in dem Zustand, in dem sie später tatsächlich unter den Laser kommen.
Flammschutzmittel und Pigmentwechsel wirken ähnlich. Wechselt der Lieferant sein Masterbatch, kann sich der Kontrast merklich verschieben, obwohl das Datenblatt dieselbe Bezeichnung trägt. Lassen Sie sich Rezepturänderungen melden und prüfen Sie bei jeder neuen Charge die ersten Teile mit dem Lesegerät.
Parameter finden: das Testraster
Am schnellsten kommen Sie mit einem Testraster zum Ziel. Variieren Sie in einer Richtung die Leistung und in der anderen die Markiergeschwindigkeit, Frequenz und Linienabstand halten Sie zunächst fest. Auf schwarzem PA suchen Sie das Feld mit dem hellsten, gleichmäßigsten Schaum ohne braune Ränder. Auf naturfarbenem PA mit UV-Laser suchen Sie die dunkelste Verfärbung, bei der die Oberfläche noch glatt bleibt.
Danach optimieren Sie Linienabstand und Schraffurrichtung. Ein zu großer Abstand lässt feine Streifen stehen, ein zu kleiner führt dazu, dass der Schaum zusammenfällt und dunkler wird. Die Methode beschreibt der Beitrag Laserparameter einstellen im Detail.
Prüfen Sie DataMatrix-Codes zum Schluss mit dem Lesegerät, das später in der Fertigung steht. Eine aufgeschäumte Markierung ist leicht erhaben, und eine flach einfallende Beleuchtung kann Schatten werfen, die den Code verfälschen.
Die passende GLT-Maschine für Polyamid
Für Steckergehäuse, Clips und andere Kleinteile in kleinen bis mittleren Serien ist der GRAVIS mit Faserlaser ausgelegt. Er hat eine MOPA-Quelle und erfüllt Laserklasse 1. Für naturfarbenes PA ohne Additiv oder sehr feine Codes gibt es den GRAVIS mit UV-Laser. Soll die Markierung direkt in eine Spritzgießzelle oder Montagelinie, ist der INTEGRA das Integrationsgerät. Große Teile wie Saugrohre oder Abdeckungen nimmt der GLX500 auf. Alle Maschinen entwickeln und bauen wir in Rüthen.
Ob Faser oder UV, entscheidet am Ende Ihr Compound. Schicken Sie uns ein paar Serienteile, wir markieren sie mit beiden Wellenlängen und dokumentieren die Parameter. Musterbeschriftung anfragen.