Laserbeschriften von Grobkeramik - LAZ/LIM

Abb.1: Beschriftung auf dem Stein

Das Laserbeschriften ist mit dem Schneiden und Schweißen das am meisten verbreitete Laserbearbeitungsverfahren. Es werden verschiedenste Materialien, insbesondere Kunststoffe, Papiere, Stähle und eloxiertes Aluminium in Massen- und Einzelfertigung beschriftet. Bekannte Anwendungen sind z.B. die Erzeugung von Serien- und Identnummern (auf verschiedenen Bauteilen von Maschinenbau bis Mikroelektronik), Barcodes und Verfallsdaten auf Lebensmitteletiketten bis hin zur Beschriftung von Computertastaturen.

Problem:

Vom Kanzler der Hochschule für Technik und Wirtschaft Mittweida (FH) wurde der Förderkreis Technikum Mittweida e.V. beauftragt, einen Traditionsweg auf dem Gelände der Hochschule zu gestalten. Damit sollten ehemalige Studenten der Hochschule, die durch außergewöhnliche Leistungen berühmt geworden sind, gewürdigt werden. In Zukunft können sich auch Absolventen und Mitarbeiter auf dem Weg verewigen und damit gleichzeitig zur Finanzierung der Infrastruktur der Hochschule beitragen.

Aufgabe:

Zur Realisierung des Gehweges sollte ein wetterfestes Material mit einer dauerhaften, gut lesbaren Schrift versehen werden. Aus Kostengründen wurde festgelegt, daß die Beschriftung auf Pflasterklinkern zu erfolgen hat. Zur guten Erkennbarkeit mußte die Linienbreite der Schrift mindestens 1mm betragen. Um eine gewisse Abriebfestigkeit zu gewährleisten, sollte die Gravurtiefe möglichst 0,2 mm betragen.

Realisierung der Beschriftung:

Erste Beschriftungsversuche wurden unter Verwendung von vier unterschiedlichen Ziegelsorten mit einer 400W 2D CO₂-Laseranlage durchgeführt. Die Ergebnisse reichten vom Verglasen der Ziegeloberfläche mit geringem Kontrast bis zum tiefen Abtrag bei schwarzer Einfärbung der bearbeiteten Linien, was einen sehr guten Kontrast ergab.
Das beste Bearbeitungsresultat wurde mit Pflasterklinkern der Narsdorfer Klinker GmbH erzielt. Die Beschriftung erfolgte mit einer mittleren Bearbeitungsgeschwindigkeit von 40mm/s bei einer mittleren Laserleistung von 200W und gepulstem Betrieb. Der Laserstrahl wurde stark defokussiert.
Anhand der guten Ergebnisse sollte eine Laserbearbeitungsfirma beauftragt werden, etwa 200 Pflasterklinker mit entsprechenden Namenszügen zu beschriften. Dabei wurde ein Großteil der Kosten durch die jedesmal notwendige neue Programmierung der Namen verursacht. In Aussicht auf ähnlich gelagerte Aufträge wurde von der beauftragten Laserbearbeitungsfirma ein entsprechendes Beschriftungsprogramm auf Windows-Basis entwickelt und freundlicherweise auch dem LAZ Mittweida für Erprobungszwecke zur Verfügung gestellt. Dieses Programm ermöglicht die Eingabe mehrerer Namen und der zugehörigen Jahreszahlen in einer bestimmten Schriftart und -größe, die zugleich auf eine vorgegebene Bearbeitungsfläche, in diesem Fall die Größe des Klinkers, abgestimmt werden kann. Dadurch konnten mehrere Pflasterklinker auf dem Bearbeitungstisch der Laseranlage plaziert werden, womit sich der Handlingaufwand entsprechend verringerte. Der Preis für die Beschriftung eines Klinkers bewegte sich zwischen 4 und 9 DM, je nach Länge und Art des Schriftzuges.
Mit den laserbeschrifteten Pflasterklinkern wurde der erste Teil des Traditionsweges der HTW Mittweida (FH) bestückt.

Ausblick:

Durch die postiven Ergebnisse konnte der Hersteller der Pflasterklinker, die Narsdorfer Klinker GmbH, für eine umfassende kostenfreie Erprobung und Beratung gewonnen werde. Dabei wurden Beschriftungsuntersuchungen an unterschiedlich gefärbten, wie z.B. roten, rotbunten, herbstbunten, brasil und blaubunten Pflaster-klinkern durchgeführt. Bei den dunkleren Qualitäten (z.B. brasil) war der erzielte Kontrast zu gering.
Im Jahr 1998 wurden weitere Erprobungen zum Beschriften von verschiedenen Klinkerqualitäten im ungebrannten Zustand durchgeführt. Möglich ist auch, großflächige Grafiken unter Einbeziehung mehrerer Dutzend Mauerklinker zu gestalten.

Bearbeiter:

Dipl.-Ing. J. Bachale, Dipl.-Phys. R. Ebert