Methoden zum Kennzeichnen von Teilen
Die Praxis der direkten Teilekennzeichnung (en: Direct Part Marking (DPM)) wird in der Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt, um Bauteile dauerhaft mit Identifikationscodes zu markieren und deren maschinenlesbare Identifizierung zu ermöglichen. Dieses Verfahren, das auch als maschinenlesbare Identifikation bezeichnet wird, ist in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet, um alphanumerische und 2D-DataMatrix-Codes auf Einzelteilen und Baugruppen zu markieren.
Weitere Informationen zur Codierung und Codeverifizierung finden Sie in unserem Whitepaper mit dem Titel Implementierung der Bauteil-Direktbeschriftung.
Der neue Standard für die Teilecodierung
DPM-Standards wurden von einer Reihe von Verbänden in der Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie übernommen. Hersteller können maschinenlesbare Codes verwenden, um Teile über den gesamten Herstellungsprozess und die Lieferkette hinweg zu verfolgen. Es ist ideal für die Lokalisierung von Teilen für Service oder Rückruf und kann bei der Lösung von Haftung und Garantie helfen.
In der Teileproduktion kann die Verwendung von maschinenlesbaren Codes dazu beitragen, den Bedarf an manueller Codeeingabe zu reduzieren, die Codegenauigkeit zu erhöhen und den Datenaustausch zu beschleunigen. Elektronisch generierte Codes, die sowohl 1D- als auch 2D-Barcodes enthalten, bieten eine einfache Datenspeicherung und -nutzung für interne IT-Systeme. Viele Jahre lang war der 1D-Barcode für die Datenlieferung weit verbreitet, aber dieses Format wird durch 2D-Formate ersetzt. 2D-Codes sind in der Lage, mehr Informationen auf weniger Raum aufzunehmen und können mit einer Vielzahl von Direktmarkierungsmethoden angewendet werden.
Die drei Hauptelemente in DPM sind Codieren, Markieren und Überprüfen. Codierung ist das Rendern einer Datenzeichenfolge in ein Muster aus dunklen und hellen Zellen, das Daten-, Auffüllungs- und Fehlerkorrekturbytes enthält, die dann vom Markierungsgerät verwendet werden. Unter Marking versteht man das Aufdrucken von Inhalten direkt auf Ihr Bauteil mit der passenden Technologie für das Substrat. Bei der Verifizierung geht es darum, die Genauigkeit und Qualität des Codes zu bestätigen. Dies geschieht in der Regel unmittelbar nach dem Produktdruck an der Markierstation.
Methoden zur Markierung
Neben der Auswahl der Codeformatierung und des Inhalts ist es wichtig, die beste Methode zum Markieren des Teils zu berücksichtigen. Die Vorteile von DPM sind in der Regel größer als die anderer Optionen, z. B. der Bezeichnungsanwendung. Die physikalischen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Teils können die Hersteller jedoch vor Herausforderungen stellen. Für die Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie sind zwei der gebräuchlichsten Codierungsmethoden die Lasermarkierung und der Continuous-Inkjet-Druck. Beim Vergleich dieser Markierungstechnologien ist es wichtig, sich auf das zu markierende Material, die Flexibilität des Prozesses, die Kostenfaktoren, die Geschwindigkeit, den Durchsatz und die Möglichkeit zur Automatisierung des Markierungsprozesses zu konzentrieren. DPM kann auf einer Vielzahl von Materialien verwendet werden, aber jedes Substrat hat einzigartige Aspekte, die berücksichtigt werden müssen, wie z. B. die Rauheit des Substrats, die Fähigkeit, thermischer Belastung standzuhalten, und die Zerbrechlichkeit des zu markierenden Materials.
Kennzeichnungs-/Drucktechnologie und Bedruckstoffeignung
| Aluminium | Kupfer | Titan | Eisen | Stahl | Magnesium | Keramik | Glas | Kunststoffe | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Laser | CO2 Laser | • | • | |||||||
| Festkörperlaser (Faser & UV) | • | • | • | • | • | • | • | • | ||
| Continuous Inkjet (CIJ) | • | • | • | • | • | • | • | • | • | |
Bleiben Sie auf dem Laufenden bei diesem und anderen spannenden Themen rund um Verpackung und Kennzeichnung:
Vergleich von Laser- und Tintenstrahl-Teilekennzeichnungslösungen
| Nutzen | Laser | Continuous Inkjet |
|---|---|---|
| Flexibilität Druck auf schwierigen Oberflächen, Abstand zwischen Teil und Markiergerät | Hoch | Durchschnittlich |
| Investition/Anfangsinvestitionen | Hoch | Durchschnittlich |
| Einfache Integration Einfache Kommunikation mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung in der Produktionszelle und Platzbedarf für Installation und Wartung | Hoch | Hoch |
| Art der Markierungsmethode Kontaktlos (Teil wird nicht von dem Markierungssystem berührt) Kontakt (Teil wird von dem Markierungssystem berührt) | Kontaktlos | Kontaktlos |
| Abriebfestigkeit der Markierung | Hoch | Niedrig |
| Mobilität Einfacher Transport von Kennzeichnungssystemen an andere Standorte in der Produktionslinie | Niedrig | Hoch |
| Thermische oder chemische Beanspruchung | Ja | Nein |
Laser-Teilebeschriftung
Die Lasertechnologie ist eine beliebte Lösung, um Codes dauerhaft auf Teile zu bringen. Laserbeschriftungssysteme bringen klare, qualitativ hochwertige Codes in einer Vielzahl von Produktionsumgebungen auf. Markierungen werden mit Hitze anstelle von Tinte aufgebracht, so dass Laser oft als schneller, sauberer und wartungsärmer als andere Codierungssysteme angesehen werden. Laser-Teilebeschriftungssysteme können qualitativ hochwertige Markierungen erzeugen, einschließlich linearer und 2D-Codes, optischer Zeichen und alphanumerischer Nachrichten auf einer Reihe von Substraten. Variationen der angegebenen Wellenlänge, des Markierkopfes und der gewählten Linse führen zu unterschiedlichen Markierungseffekten auf einem bestimmten Substrat.
Verfahren zur Laserbeschriftung von Teilen
Die Effekte der Lasermarkierung können je nach Zustand der Oberfläche des Teils, der Art des Materials und der Wellenlänge des Lasers variieren. Eine Methode zur Lasermarkierung von Teilen, die Farbänderung, ist das Ergebnis einer chemischen Reaktion zwischen Laser und Produkt.
Andere Methoden umfassen die Gravur der Oberfläche und das Abtragen oder Entfernen der Farbe der Oberflächenbeschichtung, um eine alternative Farbe darunter freizulegen. Darüber hinaus können Holz- und Plattenwerkstoffe mit Karbonisierung oder kontrolliertem Brennverfahren gekennzeichnet werden, während das Schmelzen von Kunststoffen entweder einen erhabenen oder einen konkaven Effekt erzielen kann.
| Illustration | Beschreibung | Materialien | Muster | |
|---|---|---|---|---|
| Ablation |  | Entfernen der obersten Schicht eines normalerweise lackierten Untergrundes durch Verdampfen der Farbe. | Pappe, Kunststoff, Glas Metall |  |
| Gravieren |  | Tieferer Materialabtrag, der eine Vertiefung im Material erzeugt. | Kunststoff, Metall |  |
| Wärme-behandlung |  | Das Substrat reagiert auf den Laserstrahl einer bestimmten Wellenlänge, indem es die Strukturbildung verändert. | Kunststoff |  |
| Veränderung der Farbe/Bleiche |  | Farbänderung an der Stelle, an der der Laser die Oberfläche des Substrats berührt. | PVC, Metall, Kunststoff, Folie, laserreaktive Beschichtungen |  |
| Innengravur |  | Interne Farbentfernung, ohne das Deckschichtlaminat zu beeinträchtigen. | Glas, Acrylglas |  |
| Fracturing |  | Das Material reagiert auf den Laserstrahl, indem es Mikrobrüche auf der Oberfläche erzeugt. | Glas |  |
Zu den Lasertechnologien zum Markieren von Teilen gehören Gaslaser wie CO2 und Festkörperlaser einschließlich UV und Fasern. CO2-Laser eignen sich besonders für die Beschriftung von synthetischen Substraten und Glas. Festkörperlaser können nahezu jede Art von Material markieren. Faserlaser bieten zusätzliche Vorteile wie einen geringen Platzbedarf und eine lange Lebensdauer.
Evaluierung von Laserbeschriftungssystemen
Lasersysteme bieten eine flexible Methode, um Teile auch in Fertigungsbetrieben mit hohem Automatisierungsgrad dauerhaft zu markieren. Laser sind eine gute Wahl für hohe Geschwindigkeiten und geringen Wartungsaufwand. Laser mit großen Markierungsfeldern können mehrere Teile markieren, ohne dass der Laser oder das Tablett mit Komponenten neu ausgerichtet werden müssen, wodurch die Leistungseinstellungen optimiert und die Effizienz verbessert werden.
Technologien wie Videojet Smart Focus™ ermöglichen mit 2,5D-Technologie mehrstufige Oberflächen, während der Laser den Fokusabstand während der Einrichtung auf einen vorgegebenen Abstand anpasst, um das Umrüsten zu vereinfachen und manuelle Fokuseinstellungen überflüssig zu machen.
Nicht alle Laserbeschriftungssysteme sind gleich, und Fachwissen kann Ihnen bei der Spezifikation des richtigen Lasers für Ihre Linie sehr hilfreich sein. Es wird empfohlen, dass Sie mit einem Coding-Partner zusammenarbeiten, der eine große Auswahl an Laserkonfigurationen und -technologien anbietet. Sie können dazu beitragen, eine optimale Lösung für Ihre Anforderungen leichter zu identifizieren und zu integrieren und nicht mehr Laser zu kaufen, als Sie für Ihre Anwendung benötigen.
Vor- und Nachteile der Laserbeschriftung
Die Lasermarkierung liefert qualitativ hochwertige Markierungen auf einer Vielzahl von Substraten, die ein hohes Maß an Flexibilität und Lesbarkeit ermöglichen. Laser sind in der Regel schneller als Continuous-Inkjet-Laser und können dazu beitragen, den Durchsatz und die Effizienz in Produktionsumgebungen mit hohen Stückzahlen zu steigern. Da es außer den Rauchabzugsfiltern keine Verbrauchsmaterialien gibt, sind die Betriebs- und Wartungskosten relativ gering. Bei der Verwendung von Laserbeschriftungssystemen wird das zu markierende Material thermischen Belastungen ausgesetzt, die die Integrität des Teils beeinträchtigen können. Zum Schutz der Bediener müssen ein Strahlschutz und ein Rauchabzug installiert werden.
Continuous Inkjet-Druck (CIJ)
Der CIJ-Druck ermöglicht die berührungslose Codierung auf einer Vielzahl von Produkten. Bei der CIJ-Technologie wird kontinuierlich ein Strom von Tintentropfen über einen Druckkopf an das Druckziel abgegeben. Der Tintenstrahl tritt durch eine Düse aus dem Druckkopf aus und ein Ultraschallsignal zerlegt den Tintenstrahl in winzige Tropfen. Diese einzelnen Tintentropfen trennen sich dann vom Strahl und erhalten eine Ladung, die ihren vertikalen Flug bestimmt, um die auf dem Produkt aufgedruckten Zeichen zu bilden. CIJ-Drucker liefern lesbare Drucke auf nahezu jeder Oberfläche, ob glatt oder unregelmäßig, und können Codes auf die Seite, die Oberseite, die Unterseite oder sogar die Innenseite eines Produkts aufbringen. Sie sind ideal für konvexe, konkave, unregelmäßige Teile sowie sehr kleine oder schwer zugängliche Oberflächen, auf denen ein berührungsloses Druckverfahren gut funktionieren würde.
CIJ ist eine ideale Technologie für den Druck von DataMatrix-Codes, da die deutlich geformten Tropfen, die zur Erstellung solcher Codes verwendet werden, eine hervorragende Lesbarkeit bieten. Inkjet-Druckköpfe können in einiger Entfernung von der Markieroberfläche positioniert werden und liefern dennoch klare, saubere Codes.
Die Anfangsinvestition für einen CIJ-Drucker ist in der Regel geringer als für einen Laser und er kann je nach gewählter Tinte auf einer größeren Vielfalt von Materialien drucken. Tintenstrahldrucker bieten auch hohe Markiergeschwindigkeiten und können mit automatisierten Funktionen spezifiziert werden, die sicherstellen können, dass der richtige Code auf das richtige Produkt gedruckt wird.
Evaluierung von CIJ-Druckern
CIJ-Drucker erzeugen einfache Codes und eignen sich ideal für die Kennzeichnung von Teilen in der Automobil- und Luft- und Raumfahrt. Sie sind kostengünstig für Produzenten von kleinen bis großen Stückzahlen und lassen sich leicht in bestehende Produktionsanlagen integrieren. Schnell trocknende CIJ-Tinten eignen sich für Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien. Die CIJ-Technologie ist außerdem berührungslos, d. h. sie beschädigt oder beeinträchtigt die Oberfläche des Teils nicht.
Vor- und Nachteile von CIJ
Der Tintenstrahldruck bietet in der Regel eine geringe Anfangsinvestition und kann hervorragende Codes auf einer Vielzahl von Substraten erzielen. Hohe Druckgeschwindigkeiten können ebenfalls dazu beitragen, den Durchsatz zu erhöhen.
Spezielle CIJ-Tintenformulierungen erfüllen die Anwendungsanforderungen an Kontrast, Haftung, Trocknungszeiten sowie Beständigkeit gegen Übertragung, Licht, Hitze und Lösungsmittel. Weiche, pigmentierte Tinten, wie sie im Drucker Videojet 1580 C verwendet werden, können Codes mit hohem visuellen Kontrast sowohl auf hellen als auch auf dunklen Oberflächen wie Gummiteilen und Fenstern erzeugen.
Da CIJ-Tinten auf die Oberfläche eines Materials aufgetragen werden, sind sie anfälliger für Beschädigungen und können durch Abrieb leichter abgenutzt werden, im Gegensatz zu Markierungen, die mit Lasern erstellt werden und tendenziell haltbarer sind. Darüber hinaus können viele Tinten mit verschiedenen Lösungsmitteln entfernt werden.
Fazit
Die direkte Teilekennzeichnung ist für die Rückverfolgbarkeit des gesamten Zyklus im gesamten Herstellungsprozess und in der gesamten Lieferkette unerlässlich. Als weltweit führendes Unternehmen in der Kennzeichnungstechnologie kennt sich Videojet mit schlanker Fertigung und den komplexen Anforderungen der direkten Teilekennzeichnung aus. Jede Produktionsumgebung und jedes Produktsubstrat ist einzigartig und erfordert eine besondere Berücksichtigung bei der Auswahl einer Codierungstechnologie. Mit der Umstellung auf 2D-Codierung stellen die Hersteller auf Laser- oder CIJ-Druck um.
Im Gegensatz zu einigen Codierungsanbietern in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie bietet Videojet eine breite Palette von Technologien, einschließlich Laser und CIJ, und das Know-how, um bei der Auswahl der idealen Lösung zu helfen. Tatsächlich vertrauen viele Top-OEMs und Teilelieferanten auf die Codierungsspezialisten und Servicetechniker von Videojet, wenn es darum geht, die richtigen Codierungslösungen für ihre Produktionslinien und -zellen zu finden, zu integrieren und zu warten. Dieses Know-how, kombiniert mit herausragenden Produkten, kann Ihnen helfen, Ihre Produktion auch in schwierigen Umgebungen nahezu ununterbrochen aufrechtzuerhalten.
