Das Laserbonden ist eine etablierte Technologie, die mit Hilfe von Lasern additive Markierungsmaterialien auf eine Vielzahl von verschiedenen Substraten bindet und häufig mit CO2-, Nd:YAG- und Faserlasern eingesetzt wird.

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Die Technologie wurde Mitte der 90er Jahre von Paul W. Harrison, dem Gründer von TherMark, erfunden. Nach dem Verkauf seiner Beteiligung an TherMark gründete er die Laser Bonding Technology und beschäftigt sich weiterhin mit der Laserbeschriftungshardware und der Weiterentwicklung neuer und einzigartiger Beschriftungsmaterialien. 

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Diese neuen Produkte erzeugen dauerhafte Markierungen auf den meisten Metall-, Glas-, Keramik- und Steinoberflächen für den Einsatz in einer Vielzahl von industriellen und künstlerischen Anwendungen, die von der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie über die Medizintechnik bis hin zur Award & Personalisierungsindustrie reichen.  Es unterscheidet sich von den allgemein bekannteren Techniken der Lasergravur und des Laserabtrags dadurch, dass es sich um ein additives Verfahren handelt, bei dem der Substratoberfläche Material hinzugefügt wird, um eine dauerhaft gebundene Markierung oder Dekoration zu bilden, anstatt Material zu entfernen, wie es bei diesen anderen Laserverfahren der Fall ist. [1]

 

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Bei Metallen können Teile mit hohem Kontrast und hoher Auflösung für Identifikations-, Logo-, Barcode- und Serialisierungszwecke dauerhaft und ohne Beschädigung des Substrats markiert werden. Mit Glas und Keramik können komplexe Oberflächen dekoriert oder markiert werden; der traditionelle Ofenbrand wird jedoch durch einen Laser ersetzt, der mit seinen dauerhaft verklebten Dekorationen und Markierungen in Sekunden statt in Minuten oder Stunden gebrannt wird.

 

Die Laser-Bondprozesstechnologie entwickelt sich weiter.

 

Die Markierungsqualität hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter die Substratoberfläche, der Lasertyp und die Leistung, die Markiergeschwindigkeit und die Spotgröße, die Strahlüberlappung, die Materialdicke und andere Laserparameter.  Die Produkte von LaserBond™ werden sowohl in Aerosoldosen als auch in Flüssigfarbenbehältern geliefert. Sie können mit verschiedenen Verfahren aufgetragen werden, darunter manuelle Streichtechnik, Airbrushing, Industriespritzen, Tampondruck, Siebdruck, Walzenbeschichtung und Bandtransfer. Die daraus resultierenden Markierungen sind dauerhaft mit dem Substrat verbunden und in den meisten Fällen so langlebig wie das Substrat selbst.

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Wie bei den meisten Technologien wird das, was heute neu und spannend ist, in wenigen Jahren veraltet sein. Neue Verbesserungen an den LaserBond™ Materialien, die auf etablierten Submikron- und Nanopartikeltechnologien basieren, führen zu überraschenden Ergebnissen und einem neuen Patent[2].  

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LaserBond™ Produkte und Technologien verletzen keines der ursprünglichen und/oder derzeit bestehenden Patente. Für weitere Informationen und um mehr über diese bestehenden und angemeldeten Patente zu erfahren, klicken Sie auf die Registerkarte Blog oben auf der Seite.

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Die meisten Eigenschaften von Nanopartikeln sind größenabhängig und werden erst sichtbar, wenn ihre Größe auf den Nanometerbereich reduziert wurde.  Das hohe Oberflächen-Volumen-Verhältnis in Verbindung mit den Größeneffekten (Quanteneffekten) solcher Nanopartikel führt zu vielen größenabhängigen Phänomenen wie neuen oder verbesserten physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften. 

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Beispiele sind die vergrößerte Oberfläche, die die Absorption und/oder Streuung von sichtbarem Licht und Laserenergie ermöglicht, sowie der verminderte Schmelzpunkt dieser Materialien.  Im Nanometerbereich sind sie in Wirklichkeit eine Brücke zwischen Schüttgut und atomaren oder molekularen Strukturen. Konventionelle Schüttgüter haben unabhängig von ihrer Größe konstante physikalische Eigenschaften; im Nanobereich werden jedoch oft größenabhängige Eigenschaften beobachtet.  Bei Schüttgutpartikeln größer als ein Mikrometer, wie sie in den Produkten "TherMark" und "CerMark" verwendet werden, ist der Anteil der Atome an der Oberfläche im Verhältnis zur Anzahl der Atome in der Gesamtmenge der Materialpartikel unbedeutend. 

 

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Die interessanten und oft unerwarteten Eigenschaften von Nanopartikeln, wie ihre Fähigkeit, sich mit einer Vielzahl anderer Materialien zu verbinden, zeigen sich in der Fähigkeit der LaserBond™ Produkte, auf Metall-, Glas-, Keramik-, Kunststoff- und Steinoberflächen eingesetzt zu werden und sind in erster Linie auf die Quanteneffekte der Materialpartikel zurückzuführen.

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Jetzt kann eine LaserBond™ Produktformulierung auf vielen verschiedenen Substratoberflächen verwendet werden.

 

Nanopartikel besitzen auch unerwartete optische Eigenschaften, da sie klein genug sind, um ihre Elektronen zu begrenzen und zusätzliche Quanteneffekte zu erzeugen. Nanopartikel sind kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Die Farbe, die sie zeigen, ist ein direktes Ergebnis der Wechselwirkung von Licht mit der Oberfläche der Nanopartikel; diese Wechselwirkung wird Plasmonresonanz genannt. Die Farbe ändert sich mit zunehmender Größe und Entfernung der Nanopartikel.

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Zum Beispiel zeigen Nanopartikel aus Silber unterschiedlicher Größe einen Regenbogen von Farben, wenn sie in Lösung sind, und Labortests zeigen, dass sie in Zukunft in Farblaser-Markierungsmaterialien verwendet werden könnten. 

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Die Haltbarkeit von laserbeschrifteten Markierungen
 

Markierungen auf Edelstahl und anderen Metallen sind extrem langlebig und haben Prüfungen wie Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit, Außenbewitterung, extreme Hitze, extreme Kälte, Säuren, Laugen und verschiedene organische Lösungsmittel überlebt.

Markierungen auf Glas wurden auch auf Witterungsbeständigkeit, Säure-, Basen- und Kratzfestigkeit geprüft.



Der Laser-Bondprozess wird sowohl in militärischen[3] als auch in NASA[4] Markierungsspezifikationen und -standards beschrieben und spezifiziert.

 

Das Laser-Bonden ist auch eine bevorzugte Technik für den Einsatz im System "Item Unique Identification" (IUID) des US-Verteidigungsministeriums. Für weitere chemische und technische Informationen können die Sicherheitsdatenblätter und Lasereinstellungen zum Anzeigen und/oder Drucken heruntergeladen werden. [5]



Referenzen:

    Whitepaper:  "Produktidentifikation in der automatisierten Fertigung", Paul W. Harrison, Chairman, TherMark   Holdings, Inc. 5015 Eagle Rock Blvd, Suite 310, Los Angeles, CA 90041 Juli 2006

    Ausstehende Anwendung US 2015/0344712 Veröffentlichungsdatum: 3. Dezember 2015

    MIL-STD 130M DOD Markierungsstandard, S.24, Tabelle II

    NASA HDBK-6003 NASA Markierungshandbuch, Laser Bonding Abschnitt 5.1.5, S.15

    SDS Aerosol, SDS Paste und Lasereinstellungen für LaserBond™ 100 Produkte