Sklo i keramika jsou křehké, nevodivé materiály anorganického původu. Značení skla laserem probíhá úplně jiným mechanismem než u kovů či dřeva. Zde laser vytváří mikrotrhlinky a vnitřní napětí, která vedou ke zmatnění nebo zbarvení povrchu. Čiré sklo je pro značení laserem výzva, protože je průhledné pro viditelné i blízké IR světlo.
Protože CO₂ laser (10,6 µm) sklo ve velmi tenké povrchové vrstvě absorbuje, tradičně se tedy pro gravírování skla používaly CO₂ lasery. Jejich paprsek gravíruje do hloubky, způsobí popraskání povrchové vrstvy a tím vznikne pískovaný efekt s matným, drsným povrchechm). To se používá např. pro dekorace na sklenicích nebo láhvích. Nevýhodou je, že takový popis není kontrastní a je vidět pouze pod určitým úhlem. Také to naruší strukturu skla (může mírně snížit pevnost, podobně jako pískování).
Moderní přístup ke značení skla v průmyslu proto využívá kratší vlnové délky. Například zelené lasery (532 nm) nebo UV lasery (355 nm) umí sklo značit bez prasklin – indukují absorpci více uvnitř materiálu a vytváří mikrobublinky. Tyto krátkopulsní lasery mohou dokonce značit uvnitř materiálu (subsurface engraving), takže na povrchu není nic cítít, ale uvnitř skla jsou bílé body tvořící obrazec.
Vláknové lasery s vlnovou délkou 1064 nm byly dlouho považovány za nevhodné pro čiré sklo, protože infračervený paprsek projde sklem bez absorpce. Novinkou posledních let je však vláknový MOPA laser s velmi krátkými a energetickými pulzy, který dokáže na skle vytvořit kontrastní stopu. Při použití MOPA vláknového laseru (1064 nm) se sklo značí jemným povrchovým natavením nebo mikroprasklinami obdobně jako u CO₂, avšak bez nutnosti velké vlnové délky.
U keramiky záleží na typu. Glazované keramiky (např. dlaždice, porcelán) se chovají podobně jako sklo. Povrchová glazura se dá CO₂ laserem odpálit nebo zdrsnit. Nezasklená technická keramika (např. oxid hlinitý – korund, zirkon) je často matná bílá nebo šedá, a tam CO₂ laser nezanechá moc viditelnou stopu. Tyto keramiky se ale dají značit vláknovým laserem, pokud obsahují absorpční složky. Tmavé keramické součásti lze značit fiber laserem obdobně úspěšně jako kov. Klíčové je, že keramika při laserovém značení většinou nezmění barvu, jen se vypaří povrch nebo vytvoří mikropraskliny. Proto popis na světlé keramice bývá světlý.
Vhodný typ laseru
Pro běžné aplikace je vhodný CO₂ laser, zejména u skleněných výrobků. Pokud je třeba značit keramické díly, volí se buď vláknový laser s vyšším výkonem nebo pulzní UV laser, podle materiálu. Pro porcelán a dlaždice je standardem CO₂, který odstraní glazuru a tím se ukáže jiný odstín .Vláknový laser je řešením pro značení speciálních technických keramik.
Doporučené parametry
U skla se CO₂ laser nastavuje tak, aby způsobil prasklinky, ale neroztavil sklo příliš. To obvykle znamená kratší pulsy s nižším výkonem. Například u tenkého skla (láhev) se používá defokusovaný CO₂ paprsek, který vytváří jemné pnutí a tím bílou matnou stopu, bez velkých odštěpků. Příliš energie najednou by vedlo k prasknutí skla. Často se značí tzv. quasi-kontinuálně: laser pulzuje v řádu kHz a skenuje rychle, aby každé místo dostalo několik krátkých ohřevů místo jednoho silného. Rychlost posuvu může být vysoká (tisíce mm/s) u galvo hlavy. U tlustého skla (skleněné bloky, čočky) se aplikuje spíše vnitřní gravírování zeleným laserem.
U keramiky se používá CO₂ laser s vysokým výkonem, který může glazuru rovnou odpařit. Pak stačí jeden pomalejší průchod (např. 20 W, 100 mm/s). Pokud chceme glazuru jen zmatnit, použijeme rychlejší průchod s nižším výkonem.
U světlé technické keramiky tvoří vláknový laser lehce nažloutlou nebo šedou značku, ale musí pracovat ve vysoké energii (např. 30W, 20 kHz, 100 mm/s, více průchodů). Tam se často parametry laserového značení ladí pokusem, protože keramika může reagovat nečistotami (např. ztmavne kvůli redukci nějaké složky). Obecně platí, že u keramiky a skla se laser drží spíš v defokusovaném stavu, aby paprsek nepůsobil v plné síle do jednoho bodu a neprorazil materiál.
Výhody a nevýhody
Výhodou značení skla a keramiky laserem je trvalé označení bez leptání. To je cenné např. u laboratorního skla, u porcelánových izolátorů apod. Laser může značit i velmi malé detaily nebo QR kódy na křehkých keramických součástkách, kde by potisk byl obtížný. Nevýhodou je nižší kontrast: matné značení je na čirém skle hůře vidět, značení na bílé keramice je taky bíé nebo šedé. Nelze docílit výrazně barevného kontrastu, pokud se nepoužije barevná výplň.
Výhodou použití vláknového laseru na sklo je jeho univerzálnost, protože je použitelný i pro značení kovů a plastů. Nevýhodou je zatím o něco nižší kvalita značení oproti UV laserům (mírné roztřepy okrajů). V praxi se typ laseru volí podle požadavků: pro sériové značení lahví či tabulí vysokou rychlostí bývá favoritem CO₂ laser, pro jemnou grafiku a mikro-kódy UV laser a v některých případech, kde je třeba univerzální a ekonomické řešení, se nasazuje vláknový MOPA laser.
Laser je tedy vhodný pro značení mnoha typů skel a keramik, ale je nutné posoudit požadavky na kontrast a pevnost. Při značení skla či keramiky laserem hrozí snížení pevnosti. Mikrotrhlinky v materiálu mohou při mechanickém namáhání způsobit praskání. Z toho důvodu se někdy následně po laserovém značení kritických dílů ze skla provádí žíhání pro uvolnění pnutí.