Sklo aj keramika sú krehké, nevodivé materiály anorganického pôvodu. Značenie skla laserom prebieha úplne iným mechanizmom než pri kovoch či dreve. Tu laser vytvára mikrotrhlinky a vnútorné napätie, ktoré vedú k zmatneniu alebo zafarbeniu povrchu. Číre sklo je pre značenie laserom výzvou, pretože je priesvitné pre viditeľné aj blízke IR svetlo.
Keďže CO₂ laser (10,6 µm) sklo vo veľmi tenkej povrchovej vrstve absorbuje, tradične sa teda na gravírovanie skla používali CO₂ lasery. Ich lúč gravíruje do hĺbky, spôsobí popraskanie povrchovej vrstvy a tým vznikne pieskovaný efekt s matným, drsným povrchom. To sa využíva napr. na dekorácie pohárov alebo fliaš. Nevýhodou je, že takýto popis nie je kontrastný a je viditeľný iba pod určitým uhlom. Tiež to naruší štruktúru skla (môže mierne znížiť pevnosť, podobne ako pieskovanie).
Moderný prístup k značeniu skla v priemysle preto využíva kratšie vlnové dĺžky. Napríklad zelené lasery (532 nm) alebo UV lasery (355 nm) dokážu značiť sklo bez prasklín – indukujú absorpciu viac vo vnútri materiálu a vytvárajú mikrobublinky. Tieto krátkopulzné lasery môžu dokonca značiť vo vnútri materiálu (subsurface engraving), takže na povrchu nie je nič cítiť, ale vo vnútri skla sú biele body tvoriace obrazec.
Vláknové lasery s vlnovou dĺžkou 1064 nm boli dlho považované za nevhodné pre číre sklo, pretože infračervený lúč prechádza sklom bez absorpcie. Novinkou posledných rokov je však vláknový MOPA laser s veľmi krátkymi a energetickými pulzmi, ktorý dokáže na skle vytvoriť kontrastnú stopu. Pri použití MOPA vláknového laseru (1064 nm) sa sklo značí jemným povrchovým natavením alebo mikroprasklinami obdobne ako pri CO₂, avšak bez potreby veľkej vlnovej dĺžky.
Pri keramike záleží na type. Glazované keramiky (napr. dlaždice, porcelán) sa správajú podobne ako sklo. Povrchová glazúra sa dá CO₂ laserom odpariť alebo zdrsniť. Nezasklená technická keramika (napr. oxid hlinitý – korund, zirkón) je často matná biela alebo sivá, a tam CO₂ laser nezanechá veľmi viditeľnú stopu. Takéto keramiky sa však dajú značiť vláknovým laserom, ak obsahujú absorpčné zložky. Tmavé keramické súčiastky možno značiť fiber laserom podobne úspešne ako kov. Kľúčové je, že keramika pri laserovom značení väčšinou nezmení farbu, iba sa odparí povrch alebo vytvoria mikropraskliny. Preto popis na svetlej keramike býva svetlý.
Vhodný typ laseru
Pre bežné aplikácie je vhodný CO₂ laser, najmä pri sklenených výrobkoch. Ak je potrebné značiť keramické diely, volí sa buď vláknový laser s vyšším výkonom alebo pulzný UV laser, podľa materiálu. Pre porcelán a dlaždice je štandardom CO₂, ktorý odstráni glazúru a tým sa ukáže iný odtieň. Vláknový laser je riešením pre značenie špeciálnych technických kerámik.
Odporúčané parametre
Pri skle sa CO₂ laser nastavuje tak, aby spôsobil prasklinky, ale neroztavil sklo príliš. To zvyčajne znamená kratšie pulzy s nižším výkonom. Napríklad pri tenkom skle (fľaša) sa používa defokusovaný CO₂ lúč, ktorý vytvára jemné pnutie a tým bielu matnú stopu, bez veľkých odštepov. Príliš veľa energie naraz by viedlo k prasknutiu skla. Často sa značí tzv. quasi-kontinuálne: laser pulzuje v rádoch kHz a skenuje rýchlo, aby každé miesto dostalo niekoľko krátkych ohrevov namiesto jedného silného. Rýchlosť posuvu môže byť vysoká (tisíce mm/s) pri galvo hlave. Pri hrubom skle (sklenené bloky, šošovky) sa aplikuje skôr vnútorné gravírovanie zeleným laserom.
a nutnosť presne ladiť parametre (často sa pracuje s defokusovaním lúča a viacerými prechodmi).
Pri keramike sa používa CO₂ laser s vysokým výkonom, ktorý môže glazúru rovno odpariť. Potom stačí jeden pomalší prechod (napr. 20 W, 100 mm/s). Ak chceme glazúru iba zmatniť, použijeme rýchlejší prechod s nižším výkonom.
Pri svetlej technickej keramike tvorí vláknový laser jemne nažltlý alebo sivý popis, ale musí pracovať vo vysokej energii (napr. 30W, 20 kHz, 100 mm/s, viac prechodov). Tam sa často parametre laserového značenia ladia pokusom, pretože keramika môže reagovať nečistotami (napr. stmavne kvôli redukcii nejakej zložky). Vo všeobecnosti platí, že pri keramike a skle sa laser drží skôr v defokusovanom stave, aby lúč nepôsobil v plnej sile do jedného bodu a neprerazil materiál.
Výhody a nevýhody
Výhodou značenia skla a keramiky laserom je trvalé označenie bez leptania. To je cenné napr. pri laboratórnom skle, pri porcelánových izolátoroch a pod. Laser dokáže značiť aj veľmi malé detaily alebo QR kódy na krehkých keramických súčiastkach, kde by potlač bola problematická. Nevýhodou je nižší kontrast: matné značenie je na čírom skle horšie viditeľné, značenie na bielej keramike je tiež biele alebo sivé. Nemožno dosiahnuť výrazný farebný kontrast, ak sa nepoužije farebná výplň.
Výhodou použitia vláknového laseru na sklo je jeho univerzálnosť, pretože je použiteľný aj na značenie kovov a plastov. Nevýhodou je zatiaľ o niečo nižšia kvalita značenia oproti UV laserom (mierne rozstrapkané okraje). V praxi sa typ laseru volí podľa požiadaviek: pre sériové značenie fliaš či tabúľ vysokou rýchlosťou býva favoritom CO₂ laser, pre jemnú grafiku a mikrokódy UV laser a v niektorých prípadoch, kde je potrebné univerzálne a ekonomické riešenie, sa nasadzuje vláknový MOPA laser.
Laser je teda vhodný na značenie mnohých typov skiel a kerámik, ale je potrebné posúdiť požiadavky na kontrast a pevnosť. Pri značení skla či keramiky laserom hrozí zníženie pevnosti. Mikrotrhlinky v materiáli môžu pri mechanickom namáhaní spôsobiť praskanie. Z tohto dôvodu sa niekedy následne po laserovom značení kritických dielov zo skla vykonáva žíhanie na uvoľnenie pnutia.