Der Laser mit all seinen Eigenschaften hinsichtlich Präzision bei gleichzeitig berührungsfreier Materialbearbeitung setzt sich in einigen neuen Bereichen, und nun zunehmend auch in der Verpackungsbranche, durch. Nachdem der CO2-Laser dem Stanzformenbau vor rund drei Jahrzehnten auf die Sprünge geholfen hat, ist diese Technologie vielfach verfeinert worden und heute unentbehrlich für ganz unterschiedliche Branchen.
Für Kunststoff-Applikationen unter 1000 W Laserleistung werden die kompakten und einfachen „Sealed“ (geschlossen) CO2-Laser verwendet. Ihr besonderes Merkmal: Es handelt sich um wartungsfreie Strahlquellen ohne zusätzliche Gasverbräuche. Der Kohlendioxid-Laser ist neben den Festkörper-Lasern der Urtyp des industriellen Lasers. Doch sind diese High-Tech Komponenten inzwischen so verfeinert worden, dass nicht einmal die neueste Faserlaser-Generation ihnen in dieser Disziplin das „Licht“ reichen kann. Im IR-Strahlungsbereich bleibt allerdings der etablierte Gaslaser ungeschlagener Favorit.
Zunehmend wird das berührungsfreie Zerspanungsverfahren immer dort eingesetzt, wo individuelles, wertiges und präzisiertes Ausführen der Trenntechnik in der Rangfolge der Anforderungen die vorderen Plätze einnehmen. Mit Hilfe der Laserechnik werden neue Verpackungsideen möglich, die dank der besonderen Eigenschaften dieser Technologie unter wirtschaflichen Gesichtspunkten realisierbar werden. Zu diesen Eigenschaften zählen die automatische Positionserkennung, Kosteneffizienz, flexible Arbeitsmethoden, Just-in-time Produktion und ein geringer Energieverbrauch.
Präziser Laserzuschnitt von Schaumstoff-Inlays
Schaumstoffe sind fester Bestandteil zahlreicher Verpackungen. Sie eignen sich für moderne Gestaltungskonzepte, durch die oftmals gleich mehrere Ziele verfolgt werden. Neben dem Schutz und der übersichtlichen Anordnung des Produkts oder Produktsortiments sind vor allem Marketingziele relevant. Aufmerksamkeit, Markenstrategie und das Hervorhebn wichtiger Produktmerkmale sind als Anforderungen für diese Art der Präsentation ebenso wichtig.
In diesem Applikationsbeispiel wird Polyurethan (PUR) benutzt. Ein für Inlays beliebter und verbreitet eingesetzter Werkstoff. PUR ist sowohl als Hart- als auch als Weichschaumstoff in unterschiedlichen Farben und Dicken erhältlich. Eigenschaften wie Formstabilität, niedriges Gewicht und der günstige Preis machen Halbzeuge aus diesem Werkstoff vielseitig einsetzbar. PUR-Schäume lassen sich als Plattenmaterial bis zu einer Stärke von 30 mm mit Hilfe von CO2-Lasertechnik präzise und Innenkonturen radiusfrei zuschneiden. Das Material wird bei der formgebenden Bearbeitung weder gequetscht noch verschoben. Selbst äußerst empfindliche Schäume können konturgenau und auf wenige Zehntel Millimieter konfektioniert werden, da keinerlei mechanische Kraft ausgeübt wird.
Das Laserprinzip
Zur Laserbearbeitung wird der PUR-Schaum auf einem speziellen Absaugtisch mit einer Honey-Comb-Aluminium Wabenauflage positioniert. Da die Materie im Schnittspalt aufgrund der Energiedichte des Laserstrahls im Fokus verdampft, sind die Prozessemissionen gezielt abzusaugen und über ein geeignetes Filtersystem nach außen abzuführen. Als Schneidgas wird saubere Druckluft bei etwa 0,2 bis 0,3 MPa verwendet.
Durch die geringe Wärmeeinflusszone werden saubere, schmauchfreie Schnittkanten erzeugt. Der Schnittspalt ist abhängig von der Materialdicke und der Fokusoptik. Er beträgt jedoch nur wenige Zehntel Millimeter, was wiederum die Prozessgeschwindigkeit begünstigt. Entsprechende Applikationen werden mit hohen Beschleunigungen bis zu 1.000 mm/s gefahren. Das bedeutet für den konturierten Zuschnitt eine Zykluszeit von nur wenigen Sekunden je Bauteil. Mit Hilfe einer ausgefeilten Systemtechnik, können Plattenformate bis zu einer maximalen Fläche von 2.000 x 3.000 mm bearbeitet oder dünne Schäume automatisiert, direkt von der Rolle unter dem Laser appliziert werden. Verschiedene, optionale Ausstattungsmerkmale der Leaserschneidstation erleichtern die Materialausrichtung, die Bestückung und Entnahme, die Konturerkennung von bedruckten Oberflächen, und so weiter.
Der Laserstrahl erweist sich auch gegenüber dem Wasserstrahlverfahren nicht nur wegen der Verschleißfreiheit als vorteilhaft. Darüberhinaus ist die Weiterverarbeitung zum Beispiel durch Verkleben von Schichten unmittelbar und ohne vorherigen Trocknungsprozess möglich. Ebenso lassen sich viele Materialien direkt mit dem Laser markieren. Gerade für Sortimentsverpackungen bedeutet dies einen zeitsparenden und praktischen Produktvorteil. So ist die Lasertechnik nicht nur eine präzise, sondern saubere Angelegenheit, die zusätzliche Nacharbeiten überflüssig macht. Ebenso lassen sich kaschierte oder bedruckte Schäume nahezu ausnahmslos mit dem Laser bearbeiten. Durch Lasergravuren veredelte Oberflächen steigern den hochwertigen Eindruck des Produktdesigns und geben die Möglichkeit, zusätzliche Informationen direkt am Produkt zu platzieren. Diese Eigenschaften und die einfache Fertigungsmethode inspirieren Designer und Konstrukteure zu neuen Ideen.
