Neues Lasermarkierverfahren mit Mikrospiegeln

Fraunhofer IWS Dresden auf der Hannover-Messe 2003

Excimerlaser werden wegen der sehr guten Absorption verbreitet zum Markieren eingesetzt. Das bisherige Verfahren der Projektion starrer transmittiver Masken ist jedoch sehr unflexibel für oft wechselnde Markierungen.

Deshalb wurde am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden ein Verfahren entwickelt, das eine flexible Markierung von Materialien erlaubt.

Laser haben seit einiger Zeit erfolgreich ihren Weg in die beschriftende Industrie gefunden: von den wischfesten Tasten auf Keyboards über die Eichmarke an Gläsern bis hin zu Gütesiegeln werden Produkte des täglichen Lebens mittels Laserstrahlung markiert.

Auf herkömmlichen Wege werden Markierungen mit dem Laser mittels Direktstrukturierung oder Maskenprojektionsverfahren erzeugt. Beim direktstrukturierenden Verfahren wird der fokussierte Laserstrahl mittels zweier bewegliche Spiegel über die Oberfläche geführt. Vorteil des Verfahrens ist die Flexibilität, die allerdings durch das sequentielle Übertragen der Markierung erkauft wird. Im Gegensatz dazu werden bei der Maskenprojektion die in der Maske enthaltenen Informationen wie bei der Fotografie mit einen Mal auf die Oberfläche übertragen, für jede neue Markierung muß allerdings eine neue Maske verwendet werden; das Verfahren ist also trotz Schnelligkeit recht unflexibel.

Immer höhere Durchlaufgeschwindigkeiten in der Verpackungsindustrie erfordern nun neue schnelle und flexible Verfahren zur Beschriftung, vor allem bei individuellen Markierungen wie Barcodes, Füllmengen, Seriennummern oder Haltbarkeitsdatum.

Angelehnt an ein Verfahren aus der Mikroelektronik entwickelte ein Team des Fraunhofer Institutes für Werkstoff- und Strahltechnik Dresden eine neuartige Markiertechnologie, bei der eine sogenannte flexible Maske zur Projektion genutzt wird. Diese Maske besteht aus einer Vielzahl kleiner Mikrospiegel, die vom Computer angesteuert und so angestellt oder eben gehalten werden können. Der auftreffende Laserstrahl wird so in viele kleine Teilstrahlen zerlegt, die je nach Spiegelstellung ausgeblendet oder durch eine Projektionsoptik auf das zu markierende Material übertragen werden. Dieses Verfahren bietet die Flexibilität der Direktstrukturierung, da die Mikrospiegel die Übertragung jedes beliebigen Musters erlauben. Zum zweiten handelt es sich um ein sehr schnelles Verfahren, weil eine komplette Markierung innerhalb eines einzigen Laserpulses (typischerweise wenige Nanosekunden) erzeugt werden kann.

Das Verfahren wurde 2001 in einer Pilotanlage umgesetzt, mit der frei programmierbare, kontrastreiche Markierungen auf verpackungsüblichen Materialien wie Papier und Kunststoff erzeugt werden können. Die erzielten Farbumschläge sind so deutlich, daß sie sich zum maschinellen Auslesen z.B. mit Barcode-Lesegeräten eignen. Bestrahlt man Kunststoffe mehrmals mit unterschiedlichen Mustern, können kompliziertere 3D-Geometrien geschaffen werden, die in der Fertigung von Mikrostrukturen für die medizinische Diagnostik Einsatz finden können. Diese Technologie wird vom Fraunhofer IWS Dresden erstmals auf der diesjährigen Hannover-Messe vorgestellt.

Besuchen Sie uns auf der Hannover-Messe Industrie 2003 vom 7. – 12.04.2003 auf dem Gemeinschaftsstand „Laser Technology“ in Halle 6 Stand E 03.

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Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik Dresden
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