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Was ein Laser mit dem Material macht, entscheidet vor allem eine Zahl: die Wellenlänge. Sie bestimmt, ob das Material den Strahl überhaupt aufnimmt. Die Leistung entscheidet erst darüber, ob sich etwas durchtrennen lässt oder nur kennzeichnen.

Im Folgenden erklären wir, worin sich Schneiden von Gravieren und Kennzeichnen unterscheidet und warum ein Laser Acryl schneidet und ein anderer spurlos hindurchgeht. Weiter: welche Materialien nicht in die Maschine dürfen, was den Preis eines Auftrags bestimmt und wie eine Datei vorzubereiten ist, damit sie nicht zur Korrektur zurückkommt.

Drei verschiedene Arbeiten, nicht eine

Im Gespräch über Laser werden diese drei Wörter austauschbar verwendet, sie bedeuten aber Verschiedenes:

• Schneiden. Der Strahl geht durch das Material hindurch und trennt es. Der Abtrag ist vollständig, über die gesamte Dicke.
• Gravieren. Der Strahl trägt eine Materialschicht bis zu einer vorgegebenen Tiefe ab. Es entsteht eine Vertiefung, die sich mit dem Finger ertasten lässt.
• Kennzeichnen. Die oberste Schicht verändert sich: sie verfärbt sich, oxidiert, schäumt auf, verkohlt oder verliert ihren Farbstoff. Material geht fast nicht verloren und die Oberfläche bleibt glatt, ausgenommen das Aufschäumen, das eine leicht erhabene Markierung ergibt.

Die Unterscheidung hat praktische Folgen. Eine dauerhafte Beschriftung auf einem Stahlschild entsteht durch Kennzeichnen, ohne die Blechdicke anzutasten. Auf Holz ist das Kennzeichnen das Anbrennen der Oberfläche selbst, also die Verkohlung: den Ton von hellem Braun bis Schwarz steuert man über Leistung und Geschwindigkeit, die Wiederholbarkeit hängt jedoch von Holzart, Maserung und Feuchte ab. Eine vertiefte Gravur im Holz macht man dann, wenn die Markierung fühlbar sein oder mit Farbe ausgelegt werden soll.

Warum die Wellenlänge die Maschinenwahl bestimmt

Das Material muss die Strahlung aufnehmen, damit überhaupt etwas geschieht. Reflektiert es sie oder lässt es sie durch, richtet die mittlere Leistung allein wenig aus. Eine Regel ohne Ausnahmen ist das nicht, denn die Absorption steigt mit Temperatur und Intensität: Metall, das kalt den Strahl zurückwirft, nimmt ihn nach Bildung einer Schmelze deutlich besser auf. Daher das scheinbar seltsame Verhalten:

• Metall reflektiert die Welle von 10,6 Mikrometern, die ein Gaslaser aussendet, und nimmt eine Welle nahe 1 Mikrometer deutlich besser auf. Deshalb hinterlässt ein Gasgravierer, der Sperrholz mühelos schneidet, auf blankem Stahl keine Spur. Metall bearbeiten bei dieser Welle erst Industriemaschinen mit einer Leistung im Kilowattbereich, unterstützt von Prozessgas.
• Farbloses Acryl und Glas sind für eine Welle nahe 1 Mikrometer durchlässig, bei 10,6 Mikrometern nehmen sie die gesamte Energie in einer Schicht von Bruchteilen eines Millimeters auf. Der Strahl eines Faserlasers geht durch eine Acrylplatte wie durch Luft.
• Holz, Papier, Leder und Textilien nehmen diese Welle stark auf, weil die Schwingungsbanden ihrer chemischen Gruppen mit dem Bereich von 10,6 Mikrometern zusammenfallen, ebenso die Bande des gebundenen Wassers.
• Der Farbstoff kehrt die Regel um. Schwarzer Kunststoff mit Ruß nimmt fast alles auf, derselbe Polymer in farbloser Ausführung ist für den Strahl mitunter durchlässig. Deshalb wird die Probe auf einem Abschnitt aus derselben Charge gemacht und nicht auf einem ähnlichen Material.

Aus demselben Grund gibt es keine Maschine für alles. Der Materialkreis folgt aus der Wellenlänge, und bei gleicher Welle entscheiden über das Ergebnis noch die Spitzenleistung und die Pulsdauer.

Lasertypen und was daraus folgt

Drei Größenordnungen sollte man kennen. Gasgravierer in der Werbung haben meist 60 bis 150 Watt, Faserbeschriftungsgeräte 20 bis 50 Watt, und Maschinen, die wirklich Blech schneiden, beginnen bei einigen hundert Watt und arbeiten bei dickerem Material mit einer Leistung im Kilowattbereich. Das sind drei verschiedene Geräteklassen, und die meisten Missverständnisse mit Kunden entstehen daraus, dass sie verwechselt werden.

Ausgeschlossene Materialien

Diese Liste nehmen wir für die Laserbearbeitung nicht an, und es geht nicht um die Leistung der Absaugung:

• PVC und Kunstleder. Bei thermischer Zersetzung setzen sie Chlorwasserstoff frei, der mit Feuchtigkeit Salzsäure ergibt. Der Schaden tritt verzögert ein: saures Kondensat setzt sich auf Führungen, Optik und Elektronik ab, und die Korrosion zeigt sich Wochen später. Geruch ist kein verlässlicher Test, denn das Erkennen am Geruch erfolgt bereits nach der Exposition.
• Polycarbonat. Es ist kein günstigerer Ersatz für Acryl. Acryl verdampft sauber und hinterlässt eine polierte Kante, Polycarbonat bräunt, vergilbt und hinterlässt einen geschmolzenen Rand.
• Kunststoff ABS. Er schmilzt, statt sich zu trennen, und setzt bei der Zersetzung Cyanwasserstoff frei.
• Fluorpolymere. Sie zersetzen sich zu hochgiftigen Fluorverbindungen.
• Polyurethanschäume und Styropor. Sie entzünden sich bereits beim ersten Durchgang des Strahls.
• Polyethylen und Polypropylen. Sie schmelzen und brennen tropfend, statt eine saubere Kante zu geben.
• Kesseldruckimprägniertes Holz. Es setzt Verbindungen von Chrom, Kupfer und Arsen frei und wird oft als gewöhnliches Gartenbrett gebracht.
• Laminate und Harze mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln, Glas- und Kohlefaserverbunde. Sie setzen Halogenverbindungen frei, und der Faserstaub zerstört Optik und Führungen.
• Materialien mit unbekanntem Lack oder unbekannter Folie. Bis wir eine Auskunft des Lieferanten haben, behandeln wir sie als ausgeschlossen. Eine chlorierte Deckschicht von Bruchteilen eines Millimeters genügt, damit in der Kammer saures Kondensat entsteht.
• Spiegel, metallisierte Folien und spiegelnd polierte Oberflächen im Gasstrahl. Sie werfen ihn in eine zufällige Richtung zurück, und der reflektierte Strahl behält seine Energie. Der Vorbehalt gilt der Gasbearbeitung: poliertes Metall kennzeichnet man mit einer Quelle, die dieses Metall aufnimmt.

Rauch ist eine eigene Sache. Die Absaugung ist keine Komfortlüftung, sondern Teil des Strahlengangs: Rauchpartikel nehmen den Strahl auf, streuen ihn und setzen sich auf der Linse ab, wodurch die Maschine ohne jede Änderung der Einstellungen zu „schwächeln” beginnt. Partikelfilter und Aktivkohlefilter sind zwei verschiedene Sicherungen, und die eine ersetzt die andere nicht.

Was ein Laser nicht leistet

Die andere Seite sind die Grenzen, die bei der Abnahme am häufigsten enttäuschen:

• Eine Gravur hat keine Farbe aus der Palette. Die Farbe ist das, was der Strahl freilegt oder verfärbt. Eine Markierung in Unternehmensfarben verlangt einen eigenen Arbeitsgang mit Farbfüllung, der gesondert kalkuliert wird.
• Die Kante von Sperrholz ist immer angebrannt. Der Schneidmechanismus bei Holz ist die Pyrolyse, eine verkohlte Schicht entsteht also immer. Über Parameter und Blasluft lässt sie sich schmälern, mit Abdeckband der Belag auf der Oberfläche begrenzen, und ganz verschwindet sie erst nach manuellem Überschleifen der Kante, was eine eigene Position im Angebot ist.
• Die Kante ist nicht genau senkrecht. Der Strahl läuft zusammen und hinter dem Fokus wieder auseinander, die Schnittfuge hat also einen leichten Konus. In Acryl von wenigen Millimetern Dicke beträgt die Abweichung Zehntelmillimeter, bei Passungen zählt sie jedoch.
• Eine Gravur in Glas ist kein Relief. Der Strahl eines Gaslasers erzeugt in der oberflächennahen Schicht ein Netz von Mikrorissen, die Licht streuen und eine milchige Spur ergeben. Die Tiefe ist praktisch nicht steuerbar, und zu viel Leistung führt zu Ausbrüchen statt zu einem tieferen Muster.
• Auf eloxiertem Aluminium geht kein Material verloren. Der Strahl brennt den Farbstoff aus den Poren der Oxidschicht und ergibt eine helle Markierung auf farbigem Grund. Auf Aluminium ohne Eloxalschicht funktioniert die Methode nicht.
• Die Haltbarkeit hängt davon ab, was freigelegt wurde. In der Eloxalschicht und in angelassenem Stahl reibt sich die Markierung im normalen Gebrauch nicht ab, wobei Scheuermittel sowie salz- und säurehaltige Umgebungen ihre Lebensdauer verkürzen. Eine Gravur in Lack oder Pulverbeschichtung legt den Untergrund frei, auf einfachem Stahl öffnet sie also der Korrosion den Weg.
• Massivholz ist nicht wiederholbar. Farbe und Tiefe hängen von Dichte, Maserung und Feuchte ab. Wiederholbarkeit bieten Sperrholz, Laminat oder Metall.

Was den Preis bestimmt

Ein Laserangebot beruht auf Maschinenzeit, und die verteilt sich anders, als die Intuition nahelegt:

• Eine Vollfläche kostet ein Vielfaches einer Kontur. Die Gravur eines Quadrats von 100 auf 100 Millimeter bei einem Linienabstand von 0,1 Millimeter sind rund 100 Meter Kopfweg. Die Kontur dieses Quadrats sind 40 Zentimeter.
• Das Umkehren der Grafik ins Negativ, also das Gravieren des Hintergrunds statt des Zeichens, kann die Kosten um mehr als das Zehnfache erhöhen, obwohl der Entwurf am Bildschirm gleich aussieht.
• Die Auflösung ist eine Preisposition. Eine Verdopplung der Liniendichte verdoppelt die Arbeitszeit, und sobald der Linienabstand unter den Fleckdurchmesser fällt, verbessert er nichts mehr und überhitzt das Material, weil sich die Durchgänge überlagern.
• Die Stückzahl senkt den Preis schwächer als im Druck. Es gibt keine Formkosten, die sich auf die Stücke verteilen. Die Maschinenzeit fällt für jedes Exemplar einzeln an.
• Fertige Gegenstände verlangen Anpassung und Aufnahme. Eine Tasse, ein Stift oder ein Gehäuse ist eine einmalige Position für die Vorrichtung, dazu kommt die Zeit für das Einlegen und Entnehmen jedes Stücks.
• Die Nacharbeit kostet Zeit, die man nicht sieht. Schutzfolie vom Acryl abziehen, Belag vom Sperrholz abwaschen, Teile aus der Platte ausdrücken. Bei Kleinteilen sind das Stunden Handarbeit.

Auf eines sei noch hingewiesen: frisch geschnittenes Sperrholz und Leder behalten einen starken Brandgeruch. Sofort nach dem Schnitt verpackt kommen sie damit beim Kunden an, deshalb rechnen wir ein Auslüften von einigen Stunden bis zu einem Tag in die Lieferzeit ein.

Wie die Datei vorzubereiten ist

Die Maschine führt den Strahl entlang von Pfaden, eine Produktionsdatei folgt also anderen Regeln als eine Druckdatei. Das Wichtigste:

• Schneiden ist Vektor, Gravieren oft Raster. Die Kontur zum Schneiden muss ein geschlossener Pfad ohne Füllung mit Haarlinie sein. Die Flächengravur arbeitet wie ein Drucker und nimmt eine Bitmap an.
• Schrift in Kurven. Ohne installierten Schriftschnitt setzt der Maschinenrechner einen anderen ein und die Zeichenbreiten ändern sich. Die Umwandlung in Kurven vereinfacht die Datei, entbindet aber nicht von den Lizenzbedingungen der Schrift: ob sie in einem kommerziellen Projekt verwendet werden darf, ergibt sich aus der Lizenz und nicht aus dem Dateiformat.
• Eine Schnittlinie darf keine Konturstärke haben. Manche Steuerungen behandeln eine dickere Kontur als Fläche und gravieren sie, statt zu schneiden. Das Umwandeln der Kontur in ein Objekt ist noch schlechter, denn aus einer Linie werden zwei Pfade und das Teil wird zweimal geschnitten.
• Die Linienfarbe ist die Adresse des Arbeitsgangs. Die Steuerung ordnet ihr Leistung, Geschwindigkeit und Reihenfolge zu. Geben Sie die Farben als reine Bildschirmwerte an, denn die Umrechnung aus einem Druckfarbraum verschiebt die Anteile und die Linie trifft ihren Arbeitsgang nicht mehr.
• Konturen schließen und Dubletten entfernen. Ein offener Pfad hinterlässt einen ungeschnittenen Steg, und zwei aufeinanderliegende Linien ergeben zwei Durchgänge des Strahls und damit eine angebrannte Kante, eine breitere Fuge und die doppelte Zeit.
• Maßstab 1:1 und eine ausdrückliche Einheit. Der häufigste Grund für die Rückgabe eines Auftrags ist eine Datei im falschen Maßstab. Typische Fehler sind die Zollumrechnung und ein Unterschied in der Punktdichte beim Export.
• Die Schnittfugenbreite ausgleichen. Der Strahl nimmt einen Materialstreifen weg, meist 0,1 bis 0,3 Millimeter, je zur Hälfte auf jeder Seite der Kontur. Ein Teil ohne Ausgleich fällt kleiner aus, eine Bohrung größer, und eine Pressverbindung sitzt locker. Die Breite wird an einer Probe der jeweiligen Maschine gemessen, denn sie hängt von Material, Dicke und Fokuslage ab.
• Auf Mindestmaße achten. Steg und kleinstes Detail sollten die Materialdicke nicht unterschreiten. Buchstaben mit geschlossenen Punzen, also „o”, „a”, „e” oder die Ziffer 8, brauchen Stege oder eine Schablonenschrift, sonst fällt die Mitte aus der Platte.
• Die Bitmap in Graustufen liefern. 300 bis 600 Punkte pro Zoll in der Endgröße genügen, darüber begrenzt der Fleckdurchmesser. Keine Bilder mit verlustbehafteter Komprimierung senden: die Artefakte werden ins Material gebrannt.

Die Datei vor dem Versand prüfen Sie in unserer Dateikontrolle. Den Unterschied zwischen Vektor- und Rastergrafik erklären wir ausführlicher in einem eigenen Beitrag: Rastergrafik gegen Vektorgrafik.

Was für ein Angebot vorzubereiten ist

• Material und Dicke, bei beigestellten Gegenständen deren Fotos und Maße.
• Eine Vektordatei im Maßstab 1:1, mit Schrift in Kurven und getrennten Arbeitsgängen.
• Die Stückzahl sowie die Angabe, ob die Arbeit ein- oder beidseitig ist.
• Das erwartete Aussehen der Kante: poliert, matt, Anbrennen zulässig.
• Ob die Teile zueinander passen müssen, denn dann ist ein Ausgleich der Schnittfuge nötig.
• Den Termin, denn davon hängt ab, ob vor der Produktion eine Probe auf einem Abschnitt möglich ist.

Wie die Technik zu wählen ist

Eine Regel, die die meisten Anfragen ordnet:

• Organisches Material, also Sperrholz, Holz, Acryl, Papier, Karton, Leder, Filz oder Textil, und es muss durchtrennt werden: ein Gaslaser. Glas, Stein und Keramik schneidet dieser Laser nicht, er mattiert nur die Oberfläche.
• Metall, eine dauerhafte Beschriftung ohne Verlust an Dicke: eine Faser- oder Diodenquelle, gegebenenfalls Markierpaste auf kleiner Fläche.
• Vollfarbe, ein Foto, ein Verlauf: das ist keine Aufgabe für den Laser, sondern für den Druck.
• Acryl dicker als etwa fünfzehn Millimeter, eine gefaste Kante, Taschen und Sacklöcher: Fräsen. Umgekehrt bei Innenecken: der Laser schneidet sie scharf, der Fräser hinterlässt dort immer einen Radius.
• Chlorhaltiges Material: Materialwechsel, ohne Ausnahme.

Zusammenfassung

Der Laser ist nicht ein Werkzeug, sondern eine Familie von Maschinen, die sich in der Wellenlänge und dadurch auch im Kreis der bearbeiteten Materialien unterscheiden. Die Wahl beginnt mit der Frage, was das Material aufnimmt, und betrifft erst danach Leistung und Preis.

Die Kurzfassung: organisches Material zum Durchtrennen heißt Gaslaser, eine dauerhafte Beschriftung auf Metall heißt Faser- oder Diodenquelle, Vollfarbe heißt bereits Druck. Die häufigsten Enttäuschungen haben drei Quellen: die Erwartung von Farbe dort, wo die Gravur einen einzigen Ton gibt, das Senden einer Datei, die keine Produktionsdatei ist, und ein Material, dessen Zusammensetzung niemand geprüft hat.

Planen Sie beschriftete Werbeartikel, Schilder oder Teile aus Acryl und Sperrholz? Werfen Sie einen Blick auf unser Angebot für Lasergravur und Laserschnitt und auf Beispiele unserer Arbeiten. Wir arbeiten mit einem Gaslaser und einem Diodenlaser, schneiden und gravieren also Sperrholz, Acryl, Leder, Textilien und Stempelgummi, gravieren Glas und Keramik und kennzeichnen Metall dort, wo es eine Beschichtung hat: Lack, Pulverbeschichtung, Eloxalschicht oder Graviermaterial. Edelstahl kennzeichnen wir mit Paste, auf kleiner Fläche. Senden Sie den Entwurf und schreiben Sie, aus welchem Material er entstehen soll, dann sagen wir klar, ob das eine Aufgabe für den Laser ist oder für eine andere Technik.