Laser erzeugen hochwertige Markierungen, die es Herstellern in vielen Industriezweigen ermöglichen, die immer strengeren Standards für die Rückverfolgbarkeit von Produkten zu erfüllen.
Hersteller in nahezu allen Industriezweigen weltweit sehen sich mit steigenden behördlichen Anforderungen konfrontiert, detaillierte Angaben zur Rückverfolgbarkeit und Konformität ihrer Produkte zu liefern. Darüber hinaus bietet die Rückverfolgbarkeit auch Vorteile für die Hersteller und Händler selbst. Sie kann zur Qualitätssicherung beitragen, die Produktionserträge verbessern, zur Einhaltung von Markenstandards beitragen und bei der Beilegung von Qualitätsstreitigkeiten helfen.
Was ist Produktrückverfolgbarkeit?
Produktrückverfolgbarkeit ist die Fähigkeit, verschiedene Produktkomponenten auf ihrem Weg durch die Lieferkette – von den Rohstoffen bis hin zu den Fertigprodukten – zu identifizieren und zu verfolgen. Bei Industriegütern (im Gegensatz zu Lebensmitteln, Naturmaterialien und Ähnlichem) umfassen die grundlegendsten Informationen zur Rückverfolgbarkeit den Namen und den Standort des Herstellers sowie eine eindeutige Kennung (z. B. eine Teilenummer oder SKU) des Produkts.
Die Rückverfolgbarkeit kann auch Angaben zu den Bedingungen umfassen, unter denen verschiedene Produktchargen oder sogar einzelne Teile hergestellt wurden. Dazu können beispielsweise detaillierte Informationen über die konkrete Anlage gehören, die zur Herstellung des Artikels verwendet wurde, sowie deren genaue Betriebsparameter zum jeweiligen Zeitpunkt. Sie kann auch Informationen darüber enthalten, wie das Produkt geprüft oder getestet wurde.
Die Kennzeichnung ist ein zentrales Instrument der Rückverfolgbarkeit. Konkret bedeutet dies, dass jede einzelne Einheit mit einer eindeutigen Kennzeichnung versehen wird, die Daten liefert oder eine Verbindung zur Datenbank des Herstellers herstellt, in der die oben genannten Informationen gespeichert sind.
Die einfachste Kennzeichnung kann lediglich eine Teilenummer oder eine Seriennummer des Produkts in Form von alphanumerischem Text oder eines herkömmlichen 2D-Barcodes sein. Komplexere Kennzeichnungen können Weblinks, MAC-IDs und sogar Funktionen zur Verhinderung von Produktfälschungen enthalten.
Lösungen für die Lasermarkierung
Bei Materialien, die mit einem Laser markiert werden können – und es gibt nur sehr wenige, bei denen dies nicht möglich ist –, stellt diese Technologie die beste Möglichkeit dar, eine Rückverfolgbarkeitskennzeichnung in der Produktionsumgebung einzuführen. Dafür gibt es mehrere Gründe.
Erstens ermöglichtdie Lasermarkierungdie Erstellung komplexer Markierungen, die große Datenmengen enthalten. Zudem können Lasermarkierungen relativ kleine Abmessungen aufweisen. Dies liegt daran, dass bei den meisten Anwendungen der Lasermarkierung der Strahl auf einen Punkt mit einem Durchmesser im Mikrometer- oder Zehn-Mikrometer-Bereich fokussiert wird. Das Markieren mit einem so kleinen „Werkzeug“ erleichtert das Zeichnen feiner Details und das Erzeugen komplexer Muster auch im sehr kleinen Maßstab.
Die Lasermarkierung lässt sich zudem leicht an Änderungen der Position, Ausrichtung oder sogar der Form des Werkstücks anpassen, sodass die Markierungen stets präzise an der richtigen Stelle platziert werden können. Die Lasermarkierung kann dies erreichen, da sie in der Regel mittels einer bestimmten Art des Scannens erfolgt – meist auf Basis von Galvanometerspiegeln. Das zweidimensionale Scannen ermöglicht eine schnelle Bewegung des Strahls zu einem beliebigen Punkt auf der Oberfläche, um eine Markierung zu erzeugen. In der Praxis kommt zudem häufig ein Bildverarbeitungssystem zum Einsatz, das die tatsächliche Position des zu markierenden Werkstücks und dessen Ausrichtung vergleichen kann; anschließend passt sich die Systemsoftware automatisch an, um die Markierung stets an der richtigen Stelle anzubringen.
Durch die Ergänzung des zweidimensionalen Scanners um eine dynamische Fokussierung wird die Markierung auf gekrümmten oder mehrstufigen ebenen Flächen ermöglicht. Dieses sogenannte „3D-Scannen“ erweitert den Anwendungsbereich der Lasermarkierungstechnik erheblich.
Ein weiterer Vorteil der Lasermarkierung besteht darin, dass sie auf nahezu jedem Material attraktive Markierungen erzeugt. Dies kann insbesondere bei Konsumgütern von Bedeutung sein. Zudem ist eine Lasermarkierung äußerst langlebig und verschmiert nicht, hinterlässt keine Flecken und nutzt sich nicht ab.
Obwohl der Laser das Material beim Erzeugen der Markierung erwärmt, kann dieser Prozess auch an empfindlichen oder wärmeempfindlichen Bauteilen wie beispielsweise integrierten Schaltkreisen durchgeführt werden. Die Wellenlänge des Lasers und die Pulsdauer können so gewählt werden, dass der von der Wärme betroffene Bereich minimiert wird. Beispielsweise begrenztdie Nanosekunden-Pulsdauer von Q-geschalteten Lasern (z. B. der Serien Coherent PowerLine E und PowerLine F) die thermische Einwirkung während der Markierung auf einige Zehntelmillimeter. Die Temperatur des Bauteils jenseits dieser Grenze bleibt im Wesentlichen unverändert.
Die Lasermarkierung ist zudem schnell. Der gesamte Lasermarkierungsprozess kann nur wenige Sekunden dauern. Und zwar einschließlich der Aufgaben im Zusammenhang mit der industriellen Bildverarbeitung, also der Messung und Korrektur der Werkstückposition, des eigentlichen Markierungsprozesses sowie der Kontroll- und Verifizierungsschritte nach dem Prozess.
Keine andere Markierungstechnologie, sei es Druck oder andere mechanische Verfahren, bietet dieselbe Kombination von Vorteilen. Zudem werden bei der Lasermarkierung keine Verbrauchsmaterialien benötigt, während die Tintenkosten bei herkömmlichen Druckverfahren bei Anwendungen mit hohen Stückzahlen ein erheblicher Faktor sein können. Aus diesen Gründen hat sich die Lasermarkierung in einer Vielzahl von Industriezweigen großer Beliebtheit erfreut.
Rahmenbedingungen für die Rückverfolgbarkeitskennzeichnung
In den fortschrittlichsten Produktionsumgebungen – den sogenannten „digitalen Fabriken“ – ist die Lasermarkierung vollständig in das unternehmensweite Produktionsautomatisierungssystem integriert. Dadurch kann es nahtlos mit anderen Produktionsanlagen zusammenarbeiten und zudem alle Funktionen bereitstellen, die für eine lückenlose Rückverfolgbarkeit erforderlich sind.
Das Markierungssystem kann beispielsweise mit einer Teilehandhabungsanlage kommunizieren und anzeigen, wann es bereit ist, ein Teil entgegenzunehmen. Anschließend kann es das Teil mithilfe integrierter Bildverarbeitung visuell prüfen und dem System mitteilen, dass es die Richtigkeit des gelieferten Teils bestätigt hat.
Darüber hinaus kann es sich mit dem Fertigungsmanagementsystem verbinden und die Seriennummer sowie weitere teilespezifische Daten abrufen. Nach der Markierung kann es Informationen über den Prozess zurückmelden. Diese Informationen können Prozessparameter, Angaben zur Überprüfung der Markierung, eine Bewertung der Markierungsqualität usw. umfassen.
Das Unternehmen Coherent hat das Softwarepaket „Laser FrameWork“ entwickelt, das diese Art von digitaler Fertigungsumgebung umfassend unterstützt. Es bietet alle Möglichkeiten zur Erstellung neuer Lasermarkierungsaufträge – einschließlich Bildverarbeitung – und deren anschließende Ausführung in der Fertigung. Zudem bietet es ein „Framework“ (eine Softwareplattform) für die Entwicklung und Implementierung spezifischer Routinen, die für die Anbindung an andere Produktionsautomatisierungssysteme erforderlich sind. Coherent Laser FrameWork wird so geliefert, dass die Lasermarkierung sofort nach dem Auspacken Teil der digitalen Fabrik werden kann.
Die Rückverfolgbarkeit hat das Potenzial, Produkte sicherer zu machen und es Herstellern zu ermöglichen, Kosten zu senken und die Qualität zu verbessern. Die Lasermarkierung von Produkten ist für viele Hersteller die Grundlage für die Einführung der Rückverfolgbarkeit. Und die vom Coherent Laser FrameWork-System gesteuerte Lasermarkierung bietet einen einfachen Weg zu deren Umsetzung in einer digitalen Fertigungsumgebung.
Quelle: coherent.com
