Polycarbonat lasern: transparentes und eingefärbtes PC sicher markieren

Polycarbonat lasern ist in der Elektronikfertigung, der Medizintechnik und im Fahrzeugbau Alltag. Trotzdem scheitern erste Versuche oft schon am Faserlaser. Meist liegt das am Material: Das Teil ist glasklar, und klares PC lässt das Infrarotlicht des Faserlasers größtenteils durch. Wer weiß, wie PC auf die einzelnen Wellenlängen reagiert, wählt das Verfahren nach der Einfärbung und spart sich lange Versuchsreihen.

Wo Polycarbonat markiert wird

PC ist schlagzäh, formstabil bis etwa 120 °C und in klarer Ausführung durchsichtig wie Glas. Deshalb steckt es in Gehäusen von Netzteilen, Ladegeräten und Messgeräten, in Sichtfenstern, Leuchtenabdeckungen und Schutzscheiben. In der Medizintechnik bestehen Luer-Anschlüsse, Dreiwegehähne, Filtergehäuse und viele Gerätegehäuse aus PC. Im Fahrzeug finden Sie es in Streuscheiben von Scheinwerfern, in Blenden und in Mischungen mit ABS für Innenraumteile.

Gekennzeichnet werden Teilenummern, Chargen, Logos, Skalen und immer häufiger DataMatrix-Codes. In der Medizintechnik kommt die UDI dazu, deren Anforderungen der Beitrag zur UDI-Kennzeichnung von Medizinprodukten beschreibt. Etiketten lösen sich bei Sterilisation oder Desinfektion, und Tampondruck verlangt Farbe, Trocknung und häufig eine Vorbehandlung. Der Laser markiert direkt im Werkstoff und braucht kein Verbrauchsmaterial.

Wie PC auf Laserlicht reagiert

Polycarbonat ist ein amorpher Thermoplast mit vielen aromatischen Ringen im Molekül. Diese Struktur neigt unter Hitze zum Verkohlen. Trifft ein Laserpuls auf die Oberfläche und wird absorbiert, zersetzt sich das Polymer in einer dünnen Schicht, und es bleibt ein dunkler, kohlenstoffreicher Rückstand. Das ist das Karbonisieren, der typische Effekt auf hellem PC. Steigt die Energie, verdampft Material und es entsteht eine flache Gravur mit dunklem Rand.

Auf schwarzem PC läuft es anders. Der Ruß nimmt die Strahlung kräftig auf, die Oberfläche erhitzt sich schlagartig, Zersetzungsgase blähen die Schmelze auf, und die erstarrten Bläschen erscheinen hell. Wie sich Karbonisieren, Schäumen und Abtragen unterscheiden, zeigt der Überblick zu den Markierverfahren.

Ob überhaupt etwas passiert, entscheidet die Absorption. Klares PC ist im sichtbaren Licht und im nahen Infrarot weitgehend durchlässig. Im UV-Bereich nimmt es dagegen viel Energie auf, auch weil die meisten Sorten UV-Absorber gegen Vergilben enthalten. Deshalb markiert der UV-Laser klares PC, an dem der Faserlaser scheitert.

Polycarbonat lasern nach Einfärbung

Transparentes PC ist der Fall für den UV-Laser. Mit 355 nm absorbiert das Material die Energie in den obersten Mikrometern und es entsteht eine feine graue oder matt weißliche Markierung. Die Oberfläche bleibt dabei weitgehend glatt, und das Teil verzieht sich nicht. Bedenken Sie die Lesbarkeit: Eine graue Schrift auf klarem Grund liest sich vor dunklem Hintergrund gut, vor hellem schlechter. Für Codes, die eine Kamera lesen soll, stimmen Sie die Beleuchtung darauf ab, oft hilft ein dunkler Untergrund hinter dem Teil.

Wer klares PC trotzdem mit dem Faserlaser markieren will, braucht ein Laseradditiv im Granulat. Es gibt Additive, die schon in geringer Dosierung eine dunkle Markierung ermöglichen und die Transparenz weitgehend erhalten. Das muss der Spritzgießer allerdings bei der Herstellung einplanen.

Weißes und hellgraues PC markiert mit Faserlaser und UV-Laser gut. Es karbonisiert und liefert dunkle Schrift auf hellem Grund, das ist der beste Kontrast, den PC hergibt. Der Faserlaser ist hier schneller, der UV-Laser erzeugt feinere Konturen und kaum Verfärbung im Randbereich.

Schwarzes PC schäumt unter dem Faserlaser hell auf. Mit einem MOPA-Faserlaser stellen Sie die Pulsdauer kurz ein, dann wird der Schaum feiner und die Markierung heller, ohne braune Ränder. Warum die einstellbare Pulsdauer bei Kunststoffen hilft, erklärt der Beitrag MOPA oder Q-Switched.

PC/ABS-Blends und glasfaserverstärkte Sorten verhalten sich je nach Farbe ähnlich wie reines PC. Bei Glasfaser gilt dieselbe Vorsicht wie bei verstärktem Polyamid: Zu viel Energie legt die Fasern frei, und die Markierung wird rau. Lackierte PC-Tasten im Tag-Nacht-Design sind ein eigenes Thema, dort trägt der Laser die Lackschicht ab, wie im Beitrag zu lackierten Oberflächen beschrieben.

Vergilben und Spannungsrisse vermeiden

Zwei Reklamationen kommen bei gelasertem PC immer wieder vor: ein gelber Hof um die Schrift und feine Risse, die erst Wochen später auftauchen.

Der gelbe Hof entsteht durch Wärme, die über den Markierbereich hinaus ins Material läuft. Auf transparenten Teilen fällt er sofort auf. Kürzere Pulse, höhere Geschwindigkeit und weniger Überlappung der Schraffurlinien halten ihn klein. Der UV-Laser hat hier einen Vorteil, weil er weniger Wärme in die Umgebung einbringt.

Spannungsrisse sind tückischer. PC reagiert empfindlich, wenn Eigenspannungen aus dem Spritzguss mit Chemikalien zusammenkommen, etwa Isopropanol, bestimmte Desinfektionsmittel oder Öle. Eine Markierung mit hohem Wärmeeintrag erhöht die Spannung in der Randschicht zusätzlich. Bei medizinischen Gehäusen, die täglich mit Desinfektionstüchern abgewischt werden, kann das genau an der Schrift zu Haarrissen führen. Markieren Sie deshalb mit so wenig Energie wie möglich und lagern Sie Musterteile vor der Freigabe in den Medien, denen sie später ausgesetzt sind. Wie Sie solche Prüfungen aufbauen, beschreibt der Beitrag zur Beständigkeitsprüfung von Laserbeschriftungen.

Bei Streuscheiben und Sichtscheiben mit Kratzschutzlack ist Abstimmung mit dem Kunden Pflicht. Verletzt der Laser die Beschichtung, liegt das PC darunter frei und altert an dieser Stelle unter Sonnenlicht schneller. Solche Markierungen gehören in einen Bereich, den der Kunde ausdrücklich freigibt.

Absaugung beim Lasern von PC

Beim Karbonisieren und Abtragen zersetzt sich Polycarbonat. Dabei entstehen Rauch, Partikel und Gase, darunter phenolische Verbindungen. Eine Absaugung direkt am Markierfeld mit passender Filterstufe gehört deshalb zu jeder PC-Anwendung. Sie schützt die Bediener und hält gleichzeitig Linse und Werkstück sauber, denn ein Rauchschleier auf klarem PC fällt sofort auf. Worauf Sie bei der Auslegung achten, steht im Beitrag zur Absaugung bei der Laserbeschriftung.

Parameter für Polycarbonat finden

Starten Sie mit einem Testraster auf echten Serienteilen: Leistung in der einen Richtung, Geschwindigkeit in der anderen, Frequenz und Linienabstand zunächst fest. Auf hellem PC suchen Sie das Feld mit der dunkelsten Markierung ohne gelben Hof. Auf schwarzem PC suchen Sie den hellsten, gleichmäßigen Schaum. Auf klarem PC mit UV-Laser zählt eine gleichmäßige Graufärbung bei glatter Oberfläche.

Danach optimieren Sie Linienabstand und Schraffurrichtung, bei kleinen DataMatrix-Codes auch die Modulgröße. Zum Schluss lesen Sie die Codes mit dem Gerät, das später in der Fertigung steht, und unter dessen Beleuchtung. Eine ausführliche Anleitung zum Testraster finden Sie im Beitrag Laserparameter einstellen. Den Überblick über alle Kunststoffe gibt der Grundlagenartikel Kunststoff lasern.

Die passende GLT-Maschine für PC

Für transparentes Polycarbonat, medizinische Einwegteile und feine Codes auf hellen Gehäusen ist der GRAVIS mit UV-Laser ausgelegt, ein Arbeitsplatzgerät der Laserklasse 1 für kleine und mittlere Serien. Schwarzes und weißes PC markiert der GRAVIS mit Faserlaser mit seiner MOPA-Quelle. Für die Integration in eine Spritzgießzelle oder Montagelinie gibt es den INTEGRA mit UV-Laser und mit Faserlaser. Großformatige Teile wie Abdeckungen oder Schutzscheiben nimmt der GLX500 mit UV-Laser auf. Alle Maschinen entwickeln und bauen wir in Rüthen.

Welche Wellenlänge zu Ihrem PC passt, zeigt ein Versuch schneller als jedes Datenblatt. Schicken Sie uns einige Serienteile, wir markieren sie mit UV- und Faserlaser und dokumentieren die Parameter. Musterbeschriftung anfragen.