På väg mot den digitala fabriken: Flexibel markering av formsprutade delar med laser

I en tid av industriell digitalisering och cirkulär ekonomi för ökad hållbarhet är detta vanliga tillvägagångssätt en anakronism. Den helt digitala och kontaktfria markeringen av formsprutade delar med hjälp av laser erbjuder här en enorm potential, vilket kommer att förklaras nedan.

Återkallelser från biltillverkare är inte ovanliga idag och de kostnader och skador på image som är förknippade med detta är enorma. Med en produktion på flera tusen fordon per dag är det uppenbart att tidsstämplar med månadsupplösning inte är ett alternativ. I stället är det önskvärt att kunna följa produktionen på sekundnivå så att skadorna kan lokaliseras exakt om det skulle uppstå problem. Annan information som materialbatch, produktionsmaskin och operatör är lika relevant och kan också kopplas till kundinformation.

Men det måste inte vara en katastrof för att man ska inse fördelarna med flexibla digitala lösningar. Om man tittar på förpackningsindustrin och dess återvinningsprocesser inser man att många förpackningar har flera lager och består av olika material. Förpackningar blir alltmer komplexa, och även här - till exempel för livsmedels- eller läkemedelsapplikationer - kan informationsinnehållet och därmed spårbarheten i förpackningen förbättras avsevärt.

Om produktidentifieringen kombineras med kvalitetskontroll uppströms kan märkningen åtföljas av identifiering av bra/dåliga delar, vilket automatiskt gör att man undviker att använda delar med dåligt betyg. Ett steg som kan kopplas till verifieringen av den tillämpade koden.

För att fortsätta med exemplet från fordonsindustrin: Här är det inte ovanligt att man i efterhand applicerar ytterligare produktinformation med hjälp av självhäftande etiketter. En process som kräver ytterligare arbetssteg och logistik och som har nackdelen att dessa etiketter kan skadas eller försvinna - de är med andra ord inte nödvändigtvis permanenta. Detta är inte fallet med lasermärkning, där informationsinnehållet integreras i formsprutan och därför är lika permanent som det material som den formsprutade delen är tillverkad av. Dessutom utgör lasermärkning ett betydligt högre hinder mot produktförfalskning.

Eftersom lasermärkning innebär ett extra processteg jämfört med användning av standarddelar, uppstår frågan om integration och kostnadseffektivitet. Det finns flera konceptuella tillvägagångssätt.

Ett elegant alternativ är att även använda lasermärkningen för att separera granen, och därmed utföra markering och separering av komponenterna i en och samma operation._{CO2-laserkällor} med 10,6 µm strålning i det infraröda (IR) området används för detta, eftersom materialet måste förångas för separationsskärningen. Den skurna kanten kan produceras med mycket hög kvalitet för de flesta material och det finns inget behov av efterbearbetning. Markeringen är då vanligtvis en gravyr, med undantag för ett fåtal material.

Med vissa undantag - t.ex. PVC - sker en förändring av färgen, vilket också är känt från markering med fiberlaser i det nära infraröda området (NIR).

Fiberlaser används framgångsrikt för märkning av produkter vid både pressgjutning av aluminium och formsprutning av plast. Medan materialinteraktionen med metaller sträcker sig från glödgningsmärkning (färgförändring av metallen på grund av uppvärmning) till gravyr, är det önskade resultatet inom plastsektorn förändringar av färg. Många plaster, t.ex. fyllda eller ofyllda produkter från PA- eller PP-familjerna, reagerar automatiskt på laserstrålning i NIR-området. Effekten kan dock förstärkas genom tillsats av additiv, t.ex. kan man få fram en helt vit märkning på svart PA66. För maskinläsbarheten krävs ett högt kontrastförhållande. Under tiden har tillsatserna utvecklats så mycket att även markeringar i andra färger är möjliga och det finns också ett fritt val av färger för de gjutna delarna.

Om märkningsprocessen tidigare definierades som ett extra processteg kan betydande besparingar göras i hela processkedjan - om lasermärkning permanent ersätter etiketter och standarddelar. I den digitalt styrda produktionsprocessen försvinner felkällor som felaktigt placerade datumpilar och hela arbetet med standarddelarna vid själva formtillverkningen. Informationen om markeringen genom förändring av färg kan visas som klartext och med de vanliga symbolerna, men också som en datamatriskod. I varje enskilt fall är det viktigt att överväga hur mycket information och vilken typ, storlek och cykeltid för markeringen som är lämplig. Detta beslut kan när som helst ändras och anpassas till nya förhållanden. Maximal flexibilitet i produktionen med ökad transparens i produktens livscykel uppfyller kraven från kunder och lagstiftning på ett lika effektivt som kostnadsmedvetet sätt.

Att den industriella lasertekniken, en teknik som nu funnits i 60 år, ständigt utvecklas och öppnar nya dörrar framgår av att försäljningssiffrorna ökar varje år. Förutom den laserbaserade gradningen av formsprutade delar är de beskrivna applikationerna ytterligare ett användbart område för att införa mer hållbarhet i plastbearbetningsindustrin och samtidigt öka konkurrenskraften hos enskilda leverantörer.