Lasertechnik

Black Marking von Medizinprodukten aus Edelstahl

26. November 2020, 10:07 Uhr   |  Thorsten Ferbach

Black Marking von Medizinprodukten aus Edelstahl
© Coherent

Effizient und dauerhaft beschriften mit Lasern dank Black Marking

UDI-Kennzeichnung leichtgemacht

Aktualisiert: 1. Dezember 2020, 10:51 Uhr

Immer mehr Produkte unterliegen umfangreichen Kennzeichnungsregularien. Dies wird besonders deutlich bei der UDI-Kennzeichnungspflicht für Medizinprodukte. Das Black Marking bietet eine dauerhafte Markierung, die ohne erneute Passivierung auskommt und auch nach Dutzenden von Autoklavenzyklen gut lesbar bleibt. 

Die Technik basiert auf dem Einsatz von Lasern, die Pulsbreiten im Bereich von 10 - 20 Pikosekunden (ps) liefern. Das heißt, 10.000 Mal kürzere als die für ns-Faserlaser typischen Pulsbreiten. Obwohl die Pulsenergie 100 Mal geringer sein kann als bei ns-Lasern, kann die Pulsspitzenleistung (Pulsenergie/Impulsbreite) 100 Mal höher sein. Die Kombination von hoher Spitzenleistung mit kurzer Pulsdauer führt zu einer sehr unterschiedlichen und subtileren Transformation der Metalloberfläche.

Ebenso wichtig ist, dass der in diesen Pikosekundenlasern verwendete Pulsmechanismus − das so genannte Modelocking − Pulswiederholraten bis zu 1 MHz unterstützt. So kann der Laser die hohen Durchschnittsleistungen (10 Watt und mehr) liefern, die für einen kostengünstigen hohen Produktionsdurchsatz erforderlich sind, ohne jedoch die hohen Pulsenergien zu erzeugen, die für Nanosekundenlaser charakteristisch sind, und ohne die unerwünschten thermischen Effekte.

Dauerhafte, schwarze und korrosionsbeständige Markierungen

Wenn der Laserstrahl eines Pikosekundenlasers auf die Stahloberfläche trifft, erzeugt er eine kontrastreiche schwarze Markierung. Diese ähnelt oberflächlich der Markierung eines ns-Lasers, ist aber mit dieser nicht vergleichbar. Die kurze Pulsdauer minimiert den thermischen Eintrag und begrenzt die Flüssigphase auf die äußeren Atomschichten. Das Ergebnis ist die Bildung einer nanoskaligen Oberflächenstruktur namens Laser Induced Periodic Surface Structure (LIPSS), die als lichteinfangende Oberfläche dient. Damit einher geht eine minimierte Diffusion der Metall-atome und eine begrenzte Entmischung sowie eine nur teilweise Oxidation der Oberflächenchrom- und Eisenatome. Während ns-Laser eine Markierung aus chemisch transformiertem schwarzem Material erzeugen, erzeugt der ps-Laser eine Oberfläche, die schwarz erscheint, deren chemische Zusammensetzung und Legierungsverteilung jedoch kaum beeinflusst wurde.

Das Black Marking von Edelstählen bietet diverse Vorteile, die die schnell wachsende Nachfrage nach diesem Verfahren bei wiederverwendbaren Medizinprodukten, Konsumgütern und anderen Produkten erklärt. Die Beschriftungen mittels Black Marking sind extrem dunkel und bieten einen sehr hohen Kontrast, der die Lesbarkeit für Mensch und Maschine optimiert. Zudem werden weder Farbe noch Kontrast durch Änderung der Betrachtungs- oder Beleuchtungswinkel beeinflusst, was die Lesbarkeit zusätzlich erhöht.

Der Autor

Thorsten Ferbach ist Product Line Manager Marking Systems bei Coherent

Das Unternehmen

Coherent ist führend in der Ultrakurzpuls-Lasertechnologie und bietet von Sub-Systemen wie dem PowerLine Rapid NX bis zu kompletten Maschinen attraktive Lösungen für das Schwarzmarkieren von Edelstahl und klar eloxiertem Aluminium.
www.coherent.com 
 

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