Lasermarkierung Automatisierte Lasermarkierlösungen steigern die Produktivität

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Coherent Munich GmbH & Co. KG

KUMAVISION AG

CAQ AG Factory Systems

PIA AUTOMATION HOLDING GMBH

Die Laserbeschriftung ist für die dauerhafte Kennzeichnung von medizinischen Instrumenten und Einwegartikeln die am weitesten verbreitete Methode. Automatisierte Laserbeschriftungsanlagen bieten hohen Durchsatz, kurze Ausfallzeiten, bessere Qualität und weniger Fehler. Eine Software-Suite hilft, die Produktion noch weiter zu steigern.

Die Laserbeschriftung ist die am weitesten verbreitete Methode, um Produkte dauerhaft zu kennzeichnen. Keine andere Technologie liefert in Bezug auf Kontrast, Präzision/Auflösung, Dauerhaftigkeit und allgemeine Qualität der Markierung so gute Ergebnisse wie der Laser. Automatisierte Maschinen, die von modernster Software gesteuert werden, maximieren diese Vorteile und minimieren die Arbeitskosten für Einwegartikel und andere hochvolumige Komponenten.

Kompakte manuelle und halbautomatische Laserbeschrifter werden von Auftragsherstellern in der Fertigung medizinischer Instrumente häufig für Anwendungen mit geringen Stückzahlen oder für hochwertige Teile eingesetzt. Doch wie sieht es mit der Kennzeichnung von kleinen Bauteilen in größeren Stückzahlen aus? Und was ist, wenn es sich um Standardprodukte und -komponenten handelt, bei denen die Kosten für die Erstellung von Präzisions- und/oder hochdetaillierten Einzelmarkierungen auf manuelle oder halbautomatische Weise nicht tragbar sind? Die vollständige Automatisierung des Kennzeichnungsprozesses mithilfe von Markiermaschinen mit Tray-Handling und integrierter Bildverarbeitung bietet eine kostengünstige Lösung.

Beschriften von Bauteilen in Trays

Coherents Exactmark-Serie von Laserbeschriftungsmaschinen wurde vor kurzem erweitert, um diese Art der wirtschaftlichen Kennzeichnung für die Medizintechnik und andere Branchen mit ähnlichen Herausforderungen in Bezug auf kleine Größen und hohe Stückzahlen anzubieten. Diese Maschinen sind mit einer Auswahl verschiedener Faser- und Festkörperlaser im infraroten, grünen oder UV-Bereich erhältlich. Durch die große Laser-Auswahl könne nahezu jedes Metall oder jeder Kunststoff mit einem dieser Geräte markiert werden, und zwar mit einer Wellenlänge, die den Markierkontrast maximiert und ein unerwünschtes thermisches Verkohlen oder Schmelzen vermeidet, erklärt der Hersteller.

Die Optik in der Maschine ist für Markierfeldgrößen optimiert, die zu Standard-Trays passen – sowohl zu Magazinen als auch zu Stacks (z. B. Jedec). In einem unbeaufsichtigten Durchlauf können bis zu 30 Trays für die Kennzeichnung vorgeladen werden.

Alle Systemfunktionen über eine Benutzerfläche steuern

Alle Exactmark-Maschinen werden mit dem Coherent Laser Framework ausgeliefert, einer benutzerfreundlichen Software-Suite, die das Einrichten von Aufträgen, den Betrieb, die Inspektion und die Datenprotokollierung vereinfachen soll – alles über eine einzige intuitive Benutzeroberfläche. Laser Framework ermöglicht auch eine einfache Integration in die moderne Produktionsumgebung mit zahlreichen Kommunikationsschnittstellen und Protokollen.

Das Steuern aller Lasersystemfunktionen über eine einzige Benutzeroberfläche (UX) hat den Vorteil, dass die Produktivität gesteigert wird. Mit Coherent Laser Framework muss ein Bediener nur ein Softwarepaket ausführen, nur eine Benutzeroberfläche beherrschen und sich nicht um die Portierung von Daten zwischen nicht miteinander verbundenen Softwaremodulen kümmern, um ein Lasersystem in den Produktionsprozess zu integrieren.

Die Software-Suite bietet ein visuelles Prozessdesign-Tool, das auf einem Konzept namens „Rezept“ basiert. Das Rezept ist eine Abfolge von Prozessschritten, die für eine bestimmte Laseranwendung erforderlich sind. Zu den Prozessschritten gehören alle Aktionen, die das System ausführen kann: Betrieb des Lasers, Bildverarbeitungsaufgaben, Datenaustausch, Systemdiagnose, Prozessüberwachung, Teilebewegung sowie -handhabung und vieles mehr.

In Laser Framework wird ein Rezept durch eine Reihe von einfachen Drag-and-Drop-Vorgängen erstellt. Jeder Prozessschritt wird in der gewünschten Reihenfolge auf der Zeitachse platziert. Die meisten dieser Prozessschritte werden im Voraus definiert. Die Funktionalität zum Erstellen eines neuen Prozessschrittes oder zum Ändern eines bestehenden ist ähnlich einfach; alle erforderlichen Parameter für eine Funktion werden in einem Setup-Menü bereitgestellt.

Kostensenkung durch integrierte Prozess- und Systemüberwachung

Erfolgreiches automatisiertes und unbeaufsichtigtes Lasermarkieren erfordert eine automatische Überwachung, um die Ausbeute zu maximieren und Ausschuss zu vermeiden. Laser Framework bietet hierfür die Möglichkeit, verschiedene eingebettete Features sowie Add-ons zu verwenden. Diese können sowohl die Systemleistung, einschließlich des Lasers, als auch den Markierprozess selbst überwachen. Diese Tools können die Kosten senken, die Qualität verbessern, Fehler reduzieren und ungeplante Ausfallzeiten verhindern.

Ein Bildverarbeitungssystem namens Partvision durch die Linse die Position (in drei Dimensionen) und die Ausrichtung von Teilen auf einem Tray erkennen und dann den Maschinenbetrieb automatisch entsprechend anpassen. Das System findet dann automatisch die richtige Stelle für die Markierung auf jedem einzelnen Teil. Es kann das Muster so anpassen, dass die endgültige Markierung richtig ausgerichtet und nicht verzerrt ist, selbst wenn die Oberfläche des Teils nicht senkrecht zum Laserstrahl steht. Ein optionaler Barcode-Scanner rationalisiert den Markierprozess weiter. Das subjektive Empfinden des Bedieners ist nicht mehr Teil des Markierprozesses. All dies soll zu geringeren Arbeitskosten, niedrigeren Kosten pro Markierung und höheren Erträgen führen. Die Bildverarbeitung kann auch nach dem Prozess zur Teileprüfung, Prozessvalidierung und Dokumentation eingesetzt werden.

In ähnlicher Weise erkennt die Inline-Überwachung Coherent Smartsense+ in Echtzeit frühzeitig Abweichungen im Laserprozess, sodass der Systembetrieb korrigiert oder gestoppt werden kann, bevor schlechte Teile produziert werden. Smartsense+ ist vollständig in Laser Framework enthalten.

Software implementiert Kommunikationsprotokolle

Produktionsanlagen stehen zunehmend nicht mehr für sich alleine. Lasermaschinen müssen oft mit anderen Systemen in einer Fertigungsumgebung kommunizieren. Das können Enterprise-Resource-Planning(ERP)-Systeme, Manufacturing Execution Systems (MES) oder andere Host-Computer sein. Auch diese Funktionalität lässt sich mit Laser Framework implementieren. Die Software bietet Menüs, über die alle wichtigen TCP/IP-Kommunikationsprotokolle aufgerufen und konfiguriert werden können.

Laser-Vielfalt für jede Anforderung

Bei einer großen Vielfalt von Metall- und Kunststoffteilen, einer breiten Palette von Verpackungstypen und Losgrößen von 1 bis zu Zehntausenden kann ein Lasertyp allein unmöglich alle Kennzeichnungsanforderungen erfüllen. Aus diesem Grund bietet Coherent in seinen Markiermaschinen verschiedene, auf den jeweiligen Prozess optimierte Laser an. Dazu gehören Infrarot-Faserlaser, die ein gutes Leistungs-/Kostenverhältnis bieten, Ultraviolett-(UV)-Nanosekundenlaser, die sich ideal für die Kennzeichnung von Kunststoffen (z. B. schwarz auf weiß) eignen, und Ultrakurzpulslaser (USP), die eine Schwarzkennzeichnung mit Laser ermöglichen.

Der USP-Laser bewirkt eine Nanostrukturierung der Metalloberfläche, die Licht einfängt. Die markierte Oberfläche kann dabei schwarz erscheinen, ohne dass es zu einer chemischen Veränderung oder Oxidation kommt. Diese schwarzen Markierungen sind selbst nach wiederholter Sterilisation unglaublich widerstandsfähig gegen Verblassen oder Korrosion.

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