Laserbeschriftung verbessert die Rückverfolgbarkeit von Produkten
Laser erzeugen hochwertige Beschriftungen, die es Herstellern in vielen Branchen ermöglichen, immer strengere Rückverfolgbarkeits- und Konformitätsstandards zu erfüllen.
19. Januar 2023 von Coherent
Weltweit sehen sich Hersteller in fast allen Branchen mit zunehmenden staatlichen Anforderungen konfrontiert, detaillierte Rückverfolgbarkeits- und Konformitätsdaten für ihre Produkte bereitzustellen. Außerdem hat die Rückverfolgbarkeit auch Vorteile für die Hersteller selbst. Sie kann die Qualitätssicherung unterstützen, die Produktionserträge verbessern, zur Aufrechterhaltung von Markenstandards beitragen und Unternehmen sogar vor Haftung schützen.
Was ist Rückverfolgbarkeit?
Die Rückverfolgbarkeit von Produkten ist die Fähigkeit, die verschiedenen Bestandteile der Produkte zu identifizieren und zu verfolgen, während sie die Lieferkette von den Rohstoffen bis zu den fertigen Produkten durchlaufen. Bei Industriegütern (im Gegensatz zu Lebensmitteln, natürlichen Materialien und dergleichen) umfassen die grundlegendsten Informationen zur Rückverfolgbarkeit den Namen und den Standort des Herstellers sowie eine eindeutige Kennung (wie eine Teilenummer oder Stock Keeping Unit (SKU)) für das Produkt.
Die Rückverfolgbarkeit kann auch Daten über die Bedingungen enthalten, unter denen Produktchargen oder einzelne Einheiten hergestellt wurden. Es könnte zum Beispiel um detaillierte Informationen über die zur Herstellung des Artikels verwendeten Geräte und sogar deren genaue Betriebsparameter gehen. Oder um Informationen, wie das Produkt inspiziert oder getestet wurde.
Die Beschriftung ist ein wichtiges Instrument für die Rückverfolgbarkeit. Konkret bedeutet dies, dass jedes einzelne Gerät mit eindeutigen Beschriftungen versehen wird, die Daten liefern oder eine Verbindung zu einer Datenbank des Herstellers herstellen, welche die oben genannten Informationen enthält.
Die einfachste Beschriftung könnte nur die Teilenummer oder Seriennummer des Produkts in Form eines alphanumerischen Textes oder eines herkömmlichen 2D-Barcodes sein. Komplexere Markierungen können Weblinks, eine MAC-ID und sogar Funktionen zur Verhinderung von Produktfälschungen enthalten.
Die Lösung für die Laserbeschriftung
Für Materialien, die mit einem Laser beschriftet werden können – und nur bei sehr wenigen ist das nicht der Fall – stellt diese Technologie die beste Möglichkeit dar, die Rückverfolgbarkeitsbeschriftung in einer Produktionsumgebung umzusetzen. Hierfür gibt es mehrere Gründe.
Erstens ist die Laserbeschriftung besonders gut geeignet, um komplexe Beschriftungen zu erzeugen, die eine große Menge an Daten enthalten. Und Laserbeschriftungen können auch recht klein ausfallen. Das liegt daran, dass bei den meisten Laserbeschriftungsanwendungen der Strahl auf einen Punkt fokussiert wird, dessen Durchmesser im Bereich von Mikrometern oder einigen zehn Mikrometern liegt. Das Beschriften mit einem so kleinen „Werkzeug“ macht es einfach, feine Details wiederzugeben und komplizierte Muster selbst in sehr kleinem Maßstab zu erstellen.
Die Laserbeschriftung kann auch Änderungen der Position, der Ausrichtung oder sogar der Form eines Teils problemlos ausgleichen, um die Beschriftungen stets an der richtigen Stelle zu platzieren. Dies ermöglicht die Korrektur von realen Abweichungen in der Art und Weise, wie die Teile dem Beschriftungssystem präsentiert werden, und von den Maßtoleranzen des Teils selbst.
Die Laserbeschriftung kann dies erreichen, da sie in der Regel mit einer Art von Abtastung arbeitet – in der Regel auf der Grundlage von Galvanometerspiegeln. Beim zweidimensionalen Scannen kann der Strahl schnell zu einem beliebigen Punkt in einem Bereich bewegt werden, um die Beschriftung zu erstellen. In der Praxis bestimmt ein Bildverarbeitungssystem die tatsächliche Position und Ausrichtung des Teils, und die Systemsoftware passt sich dann automatisch an, um die Beschriftung an der richtigen Stelle zu platzieren.
Wenn Sie einen zweidimensionalen Scanner mit einer dynamischen Fokussierungsfunktion ausstatten, können Sie auf gekrümmten oder mehrstufigen flachen Oberflächen beschriften. Dieses sogenannte „3D-Scannen“ erweitert den Nutzen der Technik erheblich.
Ein weiterer Vorteil der Laserbeschriftung ist, dass sie kosmetisch ansprechende Beschriftungen auf nahezu jedem Material erzeugt. Markenkosmetik kann bei Verbraucherprodukten besonders wichtig sein. Eine Laserbeschriftung ist außerdem sehr haltbar und kann nicht verwischen, verschmieren oder abfärben.
Obwohl der Laser das Material erhitzt, um die Beschriftung zu erzeugen, kann das Verfahren auch auf sensiblen oder hitzeempfindlichen Teilen, wie z. B. integrierten Schaltkreisen, angewendet werden. Die Laserwellenlänge und die Pulsdauer können so gewählt werden, dass der wärmebeeinflusste Bereich minimiert wird. Die Nanosekunden-Pulsdauer gütegeschalteter Laser (z. B. die Coherent PowerLine E- und PowerLine F-Serien) begrenzt die thermische Belastung während der Beschriftung auf wenige Zehntel Millimeter. Die Temperatur des Teils darüber hinaus bleibt im Wesentlichen unverändert.
Abbildung 2. Die Laserbeschriftungssysteme der PowerLine-Serie von Coherent umfassen eine Laserquelle, eine Scan- und Strahlführungsoptik sowie die gesamte erforderliche Steuerelektronik und Software. Sie sind mit einer Vielzahl von verschiedenen Lasern erhältlich, um nahezu jede Art von Material zu beschriften, einschließlich Metalle, Halbleiter, Polymere, Glas und mehr.
Die Laserbeschriftung ist auch schnell. Es ist durchaus möglich, dass der gesamte Laserbeschriftungsprozess nur wenige Sekunden dauert. Dazu gehören Bildverarbeitungsaufgaben zum Messen und Korrigieren der Teileposition, der eigentliche Beschriftungsprozess sowie Inspektions- und Prüfschritte nach dem Prozess.
Keine andere Beschriftungstechnologie, die mit Druck oder anderen mechanischen Methoden arbeitet, bietet diese Kombination von Vorteilen. Außerdem gibt es bei der Laserbeschriftung keine Verbrauchsmaterialien, während die Kosten für Tinte bei herkömmlichen Druckverfahren bei hohen Stückzahlen ein erheblicher Faktor sein können. Aus diesen Gründen ist die Laserbeschriftung in einer Vielzahl von Branchen äußerst beliebt.
Ein FrameWork für Beschriftungen zur Rückverfolgbarkeit
In den fortschrittlichsten Fertigungsumgebungen – den sogenannten „digitalen Fabriken“ – ist der Laserbeschrifter vollständig in die unternehmensweite Produktionsautomatisierung integriert. Dadurch kann er reibungslos mit anderen Produktionsanlagen zusammenarbeiten und bietet zudem alle Funktionen, die für eine vollständige Rückverfolgbarkeit erforderlich sind.
Das Beschriftungssystem kann zum Beispiel mit den Geräten für die Teilehandhabung kommunizieren, um anzuzeigen, wann es bereit ist, ein Teil aufzunehmen. Dann kann es das Teil mit Hilfe von Embedded Vision visuell prüfen und dem System mitteilen, dass es überprüft hat, ob das richtige Teil geliefert wurde.
Als Nächstes kann es sich mit einem Produktionskontrollsystem verbinden, um die Seriennummer und andere teilespezifische Daten zu erhalten. Nach der Beschriftung kann es Informationen über den Vorgang zurücksenden. Dazu können Prozessparameter, Daten, die zeigen, dass die Markierung überprüft wurde, eine Qualitätsbewertung der Markierung usw. gehören.
Abbildung 3. Laser FrameWork bietet umfangreiche industrielle Bildverarbeitungsfunktionen. Es kann Werkstücke vor der Beschriftung untersuchen, um automatisch Merkmale zu lokalisieren oder die Position und Ausrichtung der Werkstücke zu bestimmen. Es kann auch eine Inspektion nach der Beschriftung durchführen.
Coherent hat das Softwarepaket Laser FrameWork entwickelt, um diese Art von digitaler Fertigungsumgebung zu unterstützen. Es bietet alle Möglichkeiten, um neue Laserbeschriftungsaufgaben zu erstellen und in der Produktion auszuführen, einschließlich der Bildverarbeitung. Und es bietet ein „Framework“ (eine Softwareplattform) für die Entwicklung und Implementierung der spezifischen Routinen, die für die Verbindung mit anderen Automatisierungssystemen in der Produktion benötigt werden. Coherent Laser FrameWork ist sofort einsatzbereit, um die Laserbeschriftung zu einem Teil einer digitalen Fabrik zu machen.
Die Rückverfolgbarkeit hat das Potenzial, Produkte sicherer zu machen und Herstellern zu ermöglichen, Kosten zu senken und die Qualität zu verbessern. Die Produktbeschriftung ist für viele Hersteller das Herzstück bei der Umsetzung der Rückverfolgbarkeit. Und die Laserbeschriftung, die von Coherent Laser FrameWork unterstützt wird, bietet einen einfachen Weg zur Umsetzung in einer digitalen Fertigungsumgebung.
