W drodze do cyfrowej fabryki: elastyczne znakowanie komponentów produkowanych metodą formowania wtryskowego za pomocą lasera
W formowaniu wtryskowym, standardy znakowania są szeroko stosowanym rozwiązaniem do nanoszenia na wypraski identyfikacji materiału, daty produkcji z rozdzielczością na rok i miesiąc. Oprócz kosztów nabycia, normy powodują również dodatkowe koszty w produkcji i sprawiają, że sama forma wtryskowa jest droższa.
W dobie cyfryzacji przemysłu i gospodarki o obiegu zamkniętym, mającej na celu zwiększenie zrównoważonego rozwoju, to powszechne podejście jest anachronizmem. W pełni cyfrowe i bezkontaktowe znakowanie komponentów produkowanych metodą formowania wtryskowego za pomocą laserów oferuje tutaj ogromny potencjał, który zostanie wyjaśniony poniżej.
Wycofywanie produktów z rynku przez producentów samochodów nie jest obecnie rzadkością, a związane z tym koszty i szkody wizerunkowe są ogromne. Przy produkcji rzędu kilku tysięcy pojazdów dziennie oczywiste jest, że znaczniki czasu o miesięcznej rozdzielczości nie wchodzą w grę. Pożądana jest raczej możliwość spojrzenia na produkcję z dokładnością co do sekundy, aby w razie problemu można było precyzyjnie zlokalizować uszkodzenia. Inne informacje, takie jak partia materiału, maszyna produkcyjna i operator są równie istotne i mogą być również powiązane z informacjami o kliencie.
Jednak nie musi to być katastrofa, aby dostrzec korzyści płynące z elastycznych rozwiązań cyfrowych. Jeśli spojrzymy na przemysł opakowaniowy i jego procesy recyklingu, zdamy sobie sprawę, że wiele opakowań jest wielowarstwowych i składa się z różnych materiałów. Opakowania stają się coraz bardziej złożone i również w tym przypadku - na przykład do zastosowań spożywczych lub farmaceutycznych - zawartość informacji, a tym samym identyfikowalność opakowania, można znacznie poprawić.
Jeśli identyfikacja produktu jest połączona z wcześniejszą kontrolą jakości, znakowaniu może towarzyszyć identyfikacja dobrych/złych części, co automatycznie pozwala uniknąć stosowania części o niskiej jakości. Krok ten może być powiązany z weryfikacją zastosowanego kodu.
Pozostając przy przykładzie z branży motoryzacyjnej: Tutaj nie jest rzadkością późniejsze nanoszenie dodatkowych informacji o produkcie za pomocą etykiet samoprzylepnych. Proces, który wymaga dodatkowych etapów pracy i logistyki oraz ma tę wadę, że etykiety te mogą zostać uszkodzone lub zgubione - innymi słowy, niekoniecznie są trwałe. Inaczej jest w przypadku znakowania laserowego, które włącza treść informacji do formowanego korpusu, a zatem jest tak samo trwałe jak materiał, z którego produkowane są metodą formowania wtryskowego komponenty. Ponadto, znakowanie laserowe stanowi znacznie większą przeszkodę dla podrabiania produktów.
Ponieważ znakowanie laserowe wiąże się z dodatkowym etapem procesu w porównaniu do stosowania standardowych części, pojawia się pytanie o integrację i opłacalność. Istnieje kilka podejść koncepcyjnych.
Jedną z eleganckich opcji jest użycie znakowarki laserowej również do oddzielenia wlewu, a tym samym znakowanie i oddzielanie komponentów w ramach jednej operacji. Wykorzystywane są do tegoźródła lasera CO2 z promieniowaniem 10,6 µm w zakresie podczerwieni (IR), ponieważ materiał musi zostać odparowany do cięcia rozdzielającego. Krawędź cięcia może być wykonana w bardzo wysokiej jakości dla większości materiałów i nie ma potrzeby obróbki końcowej. Znakowanie to zazwyczaj grawerowanie, z wyjątkiem kilku materiałów.
Z wyjątkami - takimi jak PVC - następuje zmiana koloru, co jest również znane ze znakowania laserami światłowodowymi w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR).
Lasery światłowodowe są z powodzeniem stosowane do znakowania produktów zarówno w odlewnictwie ciśnieniowym aluminium, jak i formowaniu wtryskowym tworzyw sztucznych. Podczas gdy interakcja materiału z metalami obejmuje znakowanie od wyżarzania (zmiana koloru metalu w wyniku ogrzewania) do grawerowania, pożądanym rezultatem w sektorze tworzyw sztucznych jest zmiana koloru. Wiele tworzyw sztucznych, takich jak wypełnione lub niewypełnione produkty z rodziny PA lub PP, automatycznie reaguje na promieniowanie laserowe w zakresie NIR. Efekt można jednak wzmocnić poprzez dodanie dodatków i, na przykład, uzyskać czysto białe znakowanie na czarnym PA66. Wysoki współczynnik kontrastu jest wymagany dla czytelności dla skanerów. W międzyczasie dodatki zostały opracowane w takim stopniu, że znakowanie w innych kolorach jest również możliwe, a także istnieje swobodny wybór kolorów dla formowanych części.
Jeśli proces znakowania był wcześniej zdefiniowany jako dodatkowy etap procesu, można uzyskać znaczne oszczędności w całym łańcuchu procesu - jeśli znakowanie laserowe trwale zastąpi etykiety i standardowe części. W cyfrowo sterowanym procesie produkcyjnym znikają źródła błędów, takie jak nieprawidłowo ustawione strzałki daty i cały wysiłek związany ze standardowymi częściami w produkcji form. Informacje o znakowaniu poprzez zmianę koloru mogą być wyświetlane jako tekst alfanumeryczny i za pomocą zwykłych symboli, ale także jako kod macierzy danych. W każdym indywidualnym przypadku należy rozważyć, jaka ilość informacji oraz rodzaj, rozmiar i czas cyklu znakowania są odpowiednie. Decyzję tę można w każdej chwili zmienić i dostosować do nowych warunków. Maksymalna elastyczność produkcji wraz ze zwiększoną przejrzystością cyklu życia produktu spełniają wymagania klientów i przepisów w równie wydajny i oszczędny sposób.
Fakt, że przemysłowa technologia laserowa, dostępna już od 60 lat, stale ewoluuje i otwiera nowe drzwi, widać po corocznym wzroście sprzedaży. Oprócz laserowego usuwania zadziorów z produkowanych metodą formowania wtryskowego komponentów, opisane zastosowania są kolejnym przydatnym obszarem wprowadzania bardziej zrównoważonego rozwoju do przemysłu przetwórstwa tworzyw sztucznych, a jednocześnie zwiększania konkurencyjności poszczególnych dostawców.
