På vei til den digitale fabrikken: Fleksibel merking av sprøytestøpte deler med laser

I en tid med industriell digitalisering og sirkulær økonomi for å øke bærekraften, er denne vanlige tilnærmingen en anakronisme. Her ligger det et enormt potensial i heldigital og berøringsfri merking av sprøytestøpte deler ved hjelp av laser, noe som vil bli forklart nedenfor.

Tilbakekallinger fra bilprodusenter er ikke uvanlig i disse dager, og de tilhørende kostnadene og skadene på omdømmet er enorme. Med en produksjon på flere tusen biler per dag er det klart at tidsstempler med månedlig oppløsning ikke er et alternativ. I stedet er det ønskelig å kunne se på produksjonen ned til sekundet, slik at man kan lokalisere skadene nøyaktig hvis det skulle oppstå et problem. Annen informasjon som materialparti, produksjonsmaskin og operatør er like relevant, og kan også kobles til kundeinformasjon.

Det må imidlertid ikke være en katastrofe for å se fordelene med fleksible digitale løsninger. Hvis man ser på emballasjebransjen og resirkuleringsprosessene, innser man at mye av emballasjen består av flere lag og ulike materialer. Emballasjen blir stadig mer kompleks, og også her - for eksempel når det gjelder næringsmidler eller legemidler - kan informasjonsinnholdet og dermed sporbarheten i emballasjen forbedres betydelig.

Hvis produktidentifikasjon kombineres med kvalitetskontroll oppstrøms, kan merkingen ledsages av identifikasjon av gode/dårlige deler, slik at man automatisk unngår bruk av deler med dårlig kvalitet. Et trinn som kan knyttes til verifiseringen av den påførte koden.

For å fortsette med eksemplet fra bilindustrien: Her er det ikke uvanlig å påføre ytterligere produktinformasjon ved hjelp av selvklebende merking. En prosess som krever ekstra arbeidstrinn og logistikk, og som har den ulempen at disse etikettene kan bli skadet eller gå tapt - de er med andre ord ikke nødvendigvis permanente. Dette er ikke tilfellet med merking med laser, som inkorporerer informasjonsinnholdet i den støpte delen og derfor er like permanent som materialet sprøytestøpte deler er laget av. I tillegg representerer lasermerking et betydelig høyere hinder mot produktforfalskning.

Ettersom lasermerking innebærer et ekstra prosesstrinn sammenlignet med bruk av standarddeler, oppstår spørsmålet om integrering og kostnadseffektivitet. Det finnes flere konseptuelle tilnærminger.

Et elegant alternativ er å også bruke lasermarkøren til å separere granen, slik at merking og separering av komponentene utføres i én og samme operasjon._{CO2-laserkilder} med 10,6 µm stråling i det infrarøde (IR) området brukes til dette, ettersom materialet må fordampes for separasjonsskjæringen. Kuttkanten kan produseres i svært høy kvalitet for de fleste materialer, og det er ikke behov for etterbehandling. Merkingen er da typisk en gravering, med unntak av noen få materialer.

Med unntak av PVC skjer det en endring av farge, noe som også er kjent fra merking med fiberlasere i det nærinfrarøde området (NIR).

Fiberlasere brukes med hell til produktmerking både ved støping av aluminium og sprøytestøping av plast. Mens materialinteraksjonen med metaller spenner fra glødemerking (fargeendring av metallet på grunn av oppvarming) til gravering, er det ønskede resultatet i plastsektoren å endre farge. Mange plastmaterialer, for eksempel fylte eller ufylte produkter fra PA- eller PP-familiene, reagerer automatisk på laserstråling i NIR-området. Effekten kan imidlertid forbedres ved å tilsette tilsetningsstoffer og for eksempel produsere ren hvit merking på svart PA66. Et høyt kontrastforhold er nødvendig for maskinlesbarheten. I mellomtiden er tilsetningsstoffene utviklet så langt at merking i andre farger også er mulig, og det er også fritt valg av farger på de støpte delene.

Hvis merkeprosessen tidligere var definert som et ekstra prosesstrinn, kan det gjøres betydelige besparelser i hele prosesskjeden - hvis lasermerking permanent erstatter etiketter og standarddeler. I den digitalt styrte produksjonsprosessen forsvinner feilkilder som feilplasserte datopiler og hele arbeidet med standarddelene i selve formfremstillingen. Informasjonen om merking ved å endre farge kan vises som klartekst og med de vanlige symbolene, men også som en datamatrisekode. I hvert enkelt tilfelle er det viktig å vurdere hvor mye informasjon og hvilken type, størrelse og syklustid på merkingen som er hensiktsmessig. Denne avgjørelsen kan reverseres og tilpasses nye forhold når som helst. Maksimal fleksibilitet i produksjonen med økt transparens i produktets livssyklus oppfyller kravene fra kunder og lovgivning på en like effektiv som kostnadsbevisst måte.

At industriell laserteknologi, en teknologi som nå har vært tilgjengelig i 60 år, er i stadig utvikling og åpner nye dører, kan man se av de årlige salgsøkningene. I tillegg til laserbasert avgrading av sprøytestøpte deler er de beskrevne bruksområdene et annet nyttig anvendelsesområde for å innføre mer bærekraft i plastindustrien og samtidig øke konkurranseevnen til den enkelte leverandør.