Op weg naar de digitale fabriek: Flexibele markering van spuitgegoten onderdelen met de laser

In het tijdperk van industriële digitalisering en de circulaire economie om duurzaamheid te vergroten, is deze gangbare aanpak een anachronisme. Het volledig digitaal en contactloos markeren van spuitgegoten onderdelen met behulp van lasers biedt hier enorme mogelijkheden, die hieronder worden toegelicht.

Terugroepacties door autofabrikanten zijn tegenwoordig niet ongewoon en de bijbehorende kosten en imagoschade zijn enorm. Met een productie van enkele duizenden voertuigen per dag is het duidelijk dat tijdstempels met een maandresolutie geen optie zijn. In plaats daarvan is het wenselijk om de productie tot op de seconde nauwkeurig te kunnen bekijken, zodat schade in het geval van een probleem precies gelokaliseerd kan worden. Andere informatie zoals materiaalbatch, productiemachine en operator zijn net zo relevant en kunnen ook worden gekoppeld aan klantinformatie.

Het moet echter geen ramp zijn om de voordelen van flexibele digitale oplossingen in te zien. Als je naar de verpakkingsindustrie en haar recyclingprocessen kijkt, besef je dat veel verpakkingen uit meerdere lagen bestaan en uit verschillende materialen zijn samengesteld. Verpakkingen worden steeds complexer en ook hier - bijvoorbeeld voor voedingsmiddelen of farmaceutische toepassingen - kan de informatie-inhoud en dus de traceerbaarheid van de verpakking aanzienlijk worden verbeterd.

Als productidentificatie wordt gecombineerd met kwaliteitscontrole stroomopwaarts, kan de markering gepaard gaan met een identificatie van goede/slechte onderdelen, waardoor automatisch het gebruik van slecht beoordeelde onderdelen wordt vermeden. Een stap die kan worden gekoppeld aan de verificatie van de toegepaste code.

Om bij het automobielvoorbeeld te blijven: Hier is het niet ongewoon om achteraf extra productinformatie aan te brengen met behulp van zelfklevende etikettering. Een proces dat extra werkstappen en logistiek vereist en het nadeel heeft dat deze labels beschadigd kunnen raken of verloren kunnen gaan - met andere woorden, ze zijn niet per se permanent. Dit is niet het geval bij lasermarkering, waarbij de informatie-inhoud in het spuitgegoten lichaam wordt opgenomen en dus net zo permanent is als het materiaal waarvan de spuitgegoten onderdelen zijn gemaakt. Bovendien vormt lasermarkeren een aanzienlijk hogere hindernis tegen productvervalsing.

Aangezien lasermarkeren een extra processtap met zich meebrengt in vergelijking met het gebruik van standaardonderdelen, rijst de vraag naar integratie en kosteneffectiviteit. Er zijn verschillende conceptuele benaderingen.

Een elegante optie is om de lasermarkeerder ook te gebruiken om de sprue te scheiden en zo de onderdelen in één bewerking te markeren en te scheiden. Hiervoor worden_{CO2 laserbronnen} met 10,6 µm straling in het infraroodbereik (IR) gebruikt, omdat er materiaal moet worden verdampt voor de scheidingssnede. De snijrand kan voor de meeste materialen in zeer hoge kwaliteit worden geproduceerd en er is geen nabewerking nodig. De markering is dan meestal een gravure, met uitzondering van enkele materialen.

Uitzonderingen daargelaten - zoals PVC - treedt er een wisseling van kleur op, zoals ook bekend is van markering met fiber lasers in het nabij-infraroodgebied (NIR).

Fiber lasers worden met succes gebruikt voor productmarkering bij zowel aluminium spuitgieten als kunststof spuitgieten. Terwijl de materiaalinteractie met metalen varieert van markering door gloeien (kleurverandering van het metaal door verhitting) tot graveren, is het gewenste resultaat in de kunststofsector kleurveranderingen. Veel kunststoffen, zoals gevulde of ongevulde producten uit de PA- of PP-families, reageren automatisch op laserstraling in het NIR. Het effect kan echter worden versterkt door additieven toe te voegen en bijvoorbeeld zuiver witte markeringen op zwart PA66 te produceren. Een hoge contrastverhouding is nodig voor machineleesbaarheid. Het gebruik van additieven heeft nu het punt bereikt waarop markeringen in andere kleuren ook mogelijk zijn en er is ook een vrije kleurkeuze voor de vormdelen.

Als het markeerproces voorheen werd gedefinieerd als een extra processtap, kunnen er aanzienlijke besparingen worden gerealiseerd in de hele procesketen - als lasermarkering labels en standaardonderdelen permanent vervangt. In het digitaal gestuurde productieproces verdwijnen dan foutbronnen zoals verkeerd geplaatste datumpijlen en de hele inspanning voor de standaardonderdelen in de matrijzenmakerij zelf. De informatie van de markering door wisseling van kleur kan worden weergegeven als leesbare tekst en met de gebruikelijke symbolen, maar ook als een datamatrixcode. In elk afzonderlijk geval is het belangrijk om te overwegen hoeveel informatie en welk type, formaat en cyclustijd van de markering geschikt is. Deze beslissing kan op elk moment worden teruggedraaid en aangepast aan nieuwe omstandigheden. Maximale flexibiliteit in de productie met verhoogde transparantie in de levenscyclus van het product voldoen aan de eisen van klanten en wetgeving op een even efficiënte als kostenbewuste manier.

Het feit dat industriële lasertechnologie, een technologie die nu al 60 jaar beschikbaar is, voortdurend in ontwikkeling is en nieuwe deuren opent, blijkt uit de jaarlijkse stijging van de verkoopcijfers. Naast het ontbramen van spuitgegoten onderdelen met behulp van lasertechnologie, zijn de beschreven toepassingen nog een nuttig toepassingsgebied om meer duurzaamheid te introduceren in de kunststofverwerkende industrie en tegelijkertijd het concurrentievermogen van individuele leveranciers te vergroten.