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Häufig wird der Begriff Laser ("Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation" - Lichtverstärkung
durch angeregte Strahlungsaussendung) als Globalbegriff verwendet.
Es ist unserer Meinung nach wichtig zu wissen, dass es verschiedene
Laserarten gibt, die sich fundamental, auch in der Anwendbarkeit
für bestimmte Aufgaben, unterscheiden. Laser ist also nicht
gleich Laser und die Betrachtung muss spezifisch auf die Applikation
ausgerichtet sein.Die Applikation, auf die wir uns hier konzentrieren,
ist das Gravieren / Markieren von mineralischen und organischen
Gläsern, Linsen und Molds in Ophthalmik und Optik. Die Gläser,
Linsen oder Molds sind im sichtbaren Bereich durchsichtig, das bedeutet,
sie absorbieren keine oder nur sehr wenig Strahlungsanteile. Die
Wellenlänge des Lasers sollte so gewählt werden, dass
die Energie auf die Oberfläche wirken kann und nicht durch
sie "hindurchgeht". Zusätzlich muss der Laser organische
und mineralische Substrate aber auch verschiedene Beschichtungen
gleichermassen in hoher Güte gravieren / markieren können,
d.h. die Laserquelle muss ein breites Band an Anforderungen erfüllen
können. Es gibt verschiedene Laser, die eine mehr oder weniger
gut nutzbare Wellenlänge erzeugen können. Innerhalb dieser
Gruppe ist zu unterscheiden zwischen Festkörper Lasern (Solid
State Laser wie z.B Neodym-YAG Laser) und Gas Lasern (Co2 Laser
und Excimer Laser). Für das
Markieren / Gravieren in der Optik / Ophthalmik stellt der Excimer
Laser mit einer Wellenlänge von 193nm die ideale Laserquelle
dar. Das betrifft nicht nur die Qualität der Gravuren / Markierungen
sondern auch die Wirtschaftlichkeit im Betrieb, eine Grösse,
die nicht ausser Acht gelassen werden darf.
Zu den Lasern im Einzelnen:
CO2 Laser:
CO2 Laser, auch als Infrarot Laser bezeichnet, arbeiten mit Wellenlängen
um 10.000nm. Sie entfalten ihre Wirkung über fokussierte thermische
Energie, d.h. sie schmelzen und verbrennen (zerstören) die
Oberfläche auf die sie auftreffen, was ihre Anwendbarkeit in
der Optik und
Ophthalmik sehr stark einschränkt. Mineralische Werkstoffe
(z.B. Silikatglass) erfahren durch den thermischen Stress Mikrorisse,
die unter Belastung zu Riss oder Bruch führen können.
Die Verwendung bei organischen Materialien ist auf wenige Typen
beschränkt.
Die Thermische Belastung führt zu einer bleibenden physikalischen
Veränderung der Oberfläche, was zusammen mit der geringen
Reproduzierbarkeit und der hohen Rauhigkeit, die durch die Gravur
/ Markierung erzeugt wird, zu unbefriedigenden Ergebnissen führt.
Die
Gravur / Markierung ist zudem nicht stabil (thermisch reversibel).
Aus diesem Grund ist das Gravieren / Markieren mittels CO2 Laser
als äusserst kritisch anzusehen, insbesondere wenn das Substrat
später beschichtet werden soll. Ein normales Färben (Tinting)
ist wegen der
Oberflächenveränderung völlig ausgeschlossen. Das
Gravieren in oder durch Anti-Reflex Beschichtung (AR-Coating) oder
in Transition ist nicht befriedigend. Eine Mikrogravur, z.B. für
Produktionsnummern (Tracing) oder Produktindividualisierung (Branding)
ist mit einem CO2 Laser mit vertetbarem Aufwand nicht zu erzielen.
In der Summe seiner Eigenschaften und Möglichkeiten ist der
CO2 Laser nicht geeignet für die Anwendung in Optik / Ophthalmik,
auch wenn er auf den ersten Blick günstig in Anschaffung und
Betrieb wirkt.
YAG Laser:
YAG (Yttrium-Aluminium-Granat) Laser gehören zur Familie der
Festkörper Laser (Solid State) auch Diode Pumped Solid State
Laser (DPSS) genannt mit einer Grundwellenlänge von 1.064nm.
Nahezu sämtliche in der Optik / Ophthalmik verwendeten Materialien
sind für diese Wellenlänge durchsichtig und könnten
nur nach aufwendigen Vorbehandlungen graviert werden. Der thermische
Anteil dieser Wellenlänge ist sehr hoch und würde auf
mineralischen oder organischen Substraten ebenso Rauhigkeiten und
Mikrorisse verursachen. Über Frequenzverfielfachung, d.h. das
Zusammenmischen von harmonischen Schwingungen kann ein YAG Laser
auch kürzere Wellenlängen wie z.B. 532nm, 355nm, 266nm
oder 212nm liefern.
Dazu werden spezielle, sehr teure Kristalle verwendet, die nur eine
begrenzte Lebensdauer aufweisen und äusserst präzise justiert
sein müssen. Mit abnehmender Wellenlänge steigt der Preis
der Laserquelle und insbesondere deren Wartungsintensität überproportional
an, die
Strahlgüte und die Strahlstabilität hingegen nehmen überproportional
ab. Mikrogravuren kann auch dieser Laser nicht leisten, da der Strahl
zu gross und zu instabil ist.
Excimer Laser:
Excimer Laser (auch UV Laser genannt) gehören zur Familie der
gepulsten Gaslaser und sind in verschiedenen Wellenlängen erhältlich,
wobei die Wellenlänge durch das verwendete Gas bestimmt wird.
Die Ausführung mit 193nm ist die ideale Laserquelle für
das Gravieren und Markieren in Optik und Ophthalmik. 193nm (tiefer
UV-Bereich) ruft keine thermische Belastung hervor, erzeugt keine
Mikrorisse und lässt sich bei geeigneter Technologie sehr wirtschaftlich
für Mikrogravuren bis 30µ Schrifthöhe einsetzen.
Die Gravur erfolgt durch ein Phänomen, das kalte Ablation genannt
wird. Das Material wird dabei durch Energieimpulse in seiner molekularen
Form entfernt und nicht, wie bei CO2 oder YAG Lasern, verbrannt.
Excimer Laser mit 193nm können fast alle Materialien schonend
gravieren / markieren.
Die Vorurteile, die zum Teil gegenüber der Excimer Laser Technologie
wegen des zum Betrieb notwendigen Gases bestehen, sind bei den modernen
Maschinen der KEPETS ULM Familie völlig unbegründet, im
Gegenteil, die Maschinen übertreffen selbst die höchsten
Anforderungen, z.B. die strengen US-Vorschriften. Auch die Maschinensicherheit
betreffend, ist die KEPETS ULM Familie mit Abstand führend.
KEPETS verwendet ausschliesslich Laserquellen, die nach eigenen
Vorgaben gefertigt werden. Sie sind nur in der ULM Familie zu finden
und zeichnen sich durch hervorragende Performance, höchste
Zuverlässigkeit (wir garantieren 850.000.000 Pulse) und äusserst
geringen Wartungsaufwand aus. Dadurch werden mit Lasern der ULM
Familie die niedrigsten Gravurkosten per Stück erzielt, wobei
sämtliche Kosten von der Investition über den Betrieb
bis zu den Wartungen einbezogen werden. Wir bieten dazu Garantieverträge,
bei denen wir alle anfallenden Kosten für die Vertragsdauer
übernehmen und so die prognostizierten Stückkosten
garantieren. |