Lasermarkierung zur Identifizierung von Metallteilen

Die Lasermarkierung wird immer notwendiger, da immer mehr Vorschriften eine Gravur auf hergestellten Produkten zu Kennzeichnungs-, Identifizierungs- und Sicherheitszwecken vorschreiben.

Der weltweite Markt für Lasermarkierungsmaschinen wurde im Jahr 2016 auf 2,21 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll laut einem Bericht von HexaResearch „Global Laser Marking Machine Market Size and Forecast, 2014-2024“ bis 2024 auf 3,38 Milliarden US-Dollar anwachsen. Die Vielfalt der in zahlreichen Preisklassen verfügbaren Lasermarkierungsprodukte hat sich positiv ausgewirkt, hohe Anfangsinvestitionen haben jedoch das expansive Marktwachstum begrenzt.

Von allen Segmenten (CO2-, Faser-, Grün-, UV- und YAG-Laser) wird der Markt für Faserlaser-Markierungsmaschinen aufgrund der Flexibilität des Systems und der einfachen Integration in Produktionslinien voraussichtlich das schnellste Wachstum verzeichnen.

Bei den Anwendungen war der Werkzeugmaschinenmarkt im Jahr 2016 das größte Segment und machte 30,7 Prozent des gesamten Lasermarkiermarktes aus. Aufgrund der erweiterten Vorschriften für die Gravur auf hergestellten Produkten zu Kennzeichnungs-, Identifizierungs- und Sicherheitszwecken erwartet dieses Segment ein schnelles Wachstum.

Mike Clarke, Vertriebsmitarbeiter von Trotec Laser Canada, Mississauga, Ontario, diskutierte kürzlich mit Canadian Fabricating & Welding über die neuesten Lasermarkierungs- und Teileidentifizierungstechnologien sowie Markttrends.

Wenn wir uns eine tatsächliche Teilmarkierung ansehen, sprechen wir normalerweise von Nadelprägung oder einem tatsächlichen Abdruck, der mit einem Werkzeug gemacht wird. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen: entweder indem ein Werkzeug in schneller Folge heruntergefahren wird oder indem das Bild auf das Produkt gestanzt wird.

Es gibt auch die Diamant-Rubbel-Methode, die man normalerweise beispielsweise in einem Trophäenladen sieht. Bei dieser Technologie wird die Oberfläche mit einem Industriediamanten zerkratzt. Die Herausforderungen werden dann zu Lesbarkeit und Teilschäden. Wenn Sie beispielsweise versuchen, eine Markierung auf einem präzisionsgefertigten Teil anzubringen, möchten Sie in der Regel kein Material entfernen oder Abdrücke verursachen, da es möglicherweise nicht richtig ausbalanciert ist oder strukturelle Probleme verursacht. Daher sind diese Methoden für diese Art von Anwendung nicht unbedingt ideal.

Laserätzen könnte eine Lösung sein. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten zum Ätzen. Eine Möglichkeit besteht darin, Material zu entfernen, das ebenfalls Probleme wie Nadelprägung und Diamantkratzer verursachen kann. Das Teil kann auch geglüht werden, wodurch eine schwarze Markierung entsteht, ohne dass Material entfernt werden muss, die aber dennoch gut lesbar ist. Typischerweise ist das Laserglühen im Hinblick auf die Herstellung der Markierung schneller und erfolgt mit weniger strukturellen Problemen am Teil und einer besseren Lesbarkeit.

Bei der Auswahl der richtigen Maschine kommt es in der Regel auf Kosten und Anwendung an. Der Laser funktioniert besser in einer Produktionsumgebung, beispielsweise auf einem Förderbandsystem, da er Informationen schnell und besser für den Produktionsfluss abrufen kann. Wenn ein Geschäft nicht viele Teile markiert, könnte es nach einer anderen Alternative zur Markierung suchen.

Bei der Teileverfolgung sehen wir in der Regel, dass Kunden einen Barcode oder Standardtextinformationen anbringen und nicht nur ihr Logo hinzufügen. Der Grund für die Rückverfolgbarkeit von Teilen besteht darin, dass Sie bei einem Ausfall eines Teils wissen müssen, woher das Teil stammt und welche Lieferanteninformationen verfügbar sind.

Hersteller greifen möglicherweise auf mehrere unterschiedliche Lieferanten an verschiedenen Standorten zurück und müssen auf diese Informationen zugreifen können, wenn sie zur Quelle zurückkehren müssen. Kommt es beispielsweise zu einem Autorückruf, müssen die Kunden genau wissen, woher das Teil stammt, und das Problem beheben.

Das Galvo-Faserlasersystem ProMaker 300 von Trotec kann selbst kleinste Details auf einem Teil markieren.

Es könnte auch sein, dass ein Hersteller das gleiche Teil für mehrere Lieferanten herstellt, die alle ihr Logo darauf haben möchten, wenn sie es vertreiben – wie in einem OEM-Szenario. Aus diesem Grund möchten sie möglicherweise auch eine Teilemarkierung darauf anbringen.

Einige Hersteller fügen gerne eine Markierung mit Teilenummer und Informationen hinzu, um den Kunden den Kauf von Ersatzteilen zu erleichtern. Dies ist also nicht nur im Hinblick auf die Rückverfolgbarkeit wichtig, sondern auch auf die einfache Bestellung und Markenidentifizierung.

Jahrelang hat man sich wirklich keine Gedanken über die Teileidentifikation gemacht. Wenn man sich anschaut, was derzeit mit NAFTA los ist, sehen wir, dass viele Automobilhersteller Teile aus Kanada und dann in die USA und dann zurück nach Kanada liefern lassen, wobei das Endprodukt zurück in die USA geht. Diese Rückverfolgbarkeit ist so wichtig, weil Sie wissen müssen, woher dieser Teil kommt.

Aus Wachstumsperspektive sehen wir es bei Leuten, die Teile produzieren, die in ein größeres Produkt eingebaut werden, wie etwa ein Schwungrad, eine Bremstrommel und einen Krümmer. Wir kommen an den Punkt, an dem alle Teile, die zu einer größeren Komponente gehören, mit diesem Erkennungszeichen versehen sein müssen. Wir betrachten die Teilekennzeichnung auf allen gefertigten Teilen als Wachstumsbranche.

Typischerweise handelt es sich um Faser- oder YAG-Laser. Wenn es sich um ein eloxiertes Aluminiumteil handelt, können Sie entweder einen Faserlaser oder einen CO2-Laser verwenden – Faser ist typischerweise eine Metallmarkierungsmaschine und CO2 ist normalerweise eine Nichtmetallmarkierungsmaschine. CO2 eignet sich gut für eloxiertes Aluminium. Wenn Sie mit einer CO2-Quelle Markierungen auf Werkzeug oder Edelstahl vornehmen möchten, müssen Sie hierfür ein Vorspray verwenden. Problematisch wird dies aufgrund der mangelnden Haltbarkeit.

Wenn es um die Bearbeitung von Titan oder Stahl geht, stellt sich die Frage: Soll ich das Material abtragen, Material entfernen oder eine geglühte Markierung anbringen? Das ist der erste Schritt in den Prozess. Der zweite Schritt besteht darin, zu prüfen, wie die Informationen in die Maschine gelangen. Erfolgt dies durch Bedienereingaben? oder wenn ein Arbeitsauftrag eingeht, werden die Informationen in die Software übernommen? Oder stammt es aus einer externen Datenbank in einem externen Unternehmen? Dies sind wichtige Fragen, die Sie stellen sollten, bevor Sie sich für das richtige System entscheiden.

Es gibt eine bestimmte Schärfentiefe, in der der Laser fokussiert ist. Abhängig vom verwendeten Objektiv weist eine gekrümmte Oberfläche ein gewisses Plus oder Minus auf. Wenn die Oberfläche zu stark gekrümmt ist, kann ein Drehaufsatz hinzugefügt werden, um das Teil zu drehen. Allerdings müssen die Teile kreisförmig sein, um eine gleichmäßige Markierung rund um das Teil zu erhalten.

Wir haben zwar bestimmte Linsen, die Flexibilität auf gekrümmten Oberflächen bieten, aber das hängt wirklich vom Teil ab. Der Nachteil besteht darin, dass der Strahlfleck breiter wird und Sie bei einigen feineren Markierungen Details verlieren, aber Sie können entlang einer längeren Kurve arbeiten.

Wenn das Teil zu glänzend ist und der Scanner es nicht richtig erfassen kann, erstellen wir eine Markierung und machen dann wieder eine Rand-/Endmarkierung.

Dadurch kann der Scanner zurückgehen und die Informationen problemlos erfassen. Manchmal kann der Hintergrund die Lesbarkeit beeinträchtigen. Wenn das Metall von Anfang an zu rau ist und dennoch von einem Scanner erfasst werden muss, kann dies die Anbringung einer Qualitätskennzeichnung erschweren.

Das Zubehör, das unserer Meinung nach am häufigsten verwendet wird, ist ein Drehaufsatz. Außerdem können der Lasermaschine Kameras hinzugefügt werden, um die Platzierung des Textes auf dem Teil zu erleichtern. Der Kunde kann den Text auf das Teil legen und die Markierung auf dem Bildschirm der Software sehen. Mithilfe von Kameras kann sichergestellt werden, dass das Bild nach der Markierung des Teils korrekt ist.

Bei einigen der verfügbaren geschlossenen Lasermarkierungssysteme fügen Kunden außerdem ein Absaugsystem hinzu, um den Rauch aus dem Metall zu entfernen, der vom Bediener nicht eingeatmet werden kann.

Sicherheitsmerkmale werden auf dem Markt immer häufiger eingesetzt. Die meisten Grundbedürfnisse sind direkt in die Maschine integriert, sodass nur wenig Zubehör erforderlich ist.

Viele Integratoren integrieren Lasermaschinen in Produktionsumgebungen. Dies ist für den Kunden von größtem Vorteil, da die Anwendung die Handhabung des Teils einschränkt. Wir sehen Kunden, die einen Roboter verwenden, um das Teil zu greifen, oder sogar einen Roboter, der mit dem Laser zur Teilemarkierung befestigt ist. Es hängt wirklich vom Prozess eines Kunden ab.

Laserquellen werden immer leistungsfähiger und beschleunigen den Markierungsprozess.

Normalerweise haben wir es damit zu tun, dass jemand manuell ein Teil einlegt, es markiert und das Teil dann herausnimmt.

Wir sehen auch Systeme, die in Fördersysteme integriert werden, was die Übertragung von Informationen an und von einer SPS-Schnittstelle erfordert, damit der Laser weiß, dass das Teil da ist, und dann weiß die SPS, wann das Teil fertig ist und die Maschine dazu bereit ist Bring den nächsten Teil ein.

Einige der Förderanlagen müssen in geschlossene Systeme umgewandelt werden, um sicherzustellen, dass Streustrahlen niemanden treffen. Wenn der Laser Sie trifft, können Sie erblinden. Beim Anbringen der Markierung müssen Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden.

Wir verkaufen im Allgemeinen Galvo-Systeme und Plotter-Systeme. Sie sehen Galvo-Systeme in einer Montagelinie, aber bei den Plotter-Systemen müssen Teile in eine zu markierende Kiste gelegt und laufen gelassen werden. Es hängt davon ab, wie ein Kunde seinen Prozess abwickelt. Wir sehen jedoch tendenziell mehr verkaufte Galvo-Systeme als Plotter-Systeme.

Mitherausgeberin Lindsay Luminoso ist unter [email protected] erreichbar.

Trotec Laser Kanada, www.troteclaser.com