Optionen zur Teilemarkierung

Die Seriennummer dieses Gummiteils wurde mit einem Tintenstrahldrucker erstellt. Foto mit freundlicher Genehmigung von Matthews Marking Systems

Diese Nadelprägemaschine verwendet einen Wolframcarbid-Stift, um Codes und alphanumerischen Text auf Metallteilen zu markieren. Foto mit freundlicher Genehmigung der SIC-Markierung

Ein pneumatisches Sprühventil kann kleine Punkte oder Streifen Tinte oder Farbe auf Teile wie diese Bremskomponenten auftragen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Nordson EFD

Damit die Etikettierung eine praktikable Option ist, müssen Monteure sicherstellen, dass die Etiketten nachfolgende Herstellungsprozesse sowie den Betrieb des fertigen Produkts überstehen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Whitlam Label Co. Inc.

Ein Laser erzeugte die Markierungen auf diesem Autoteil. Foto mit freundlicher Genehmigung der SIC-Markierung

Mit einem Tampondrucker können Logos und andere Informationen auf kleine Konsumgüter aus Kunststoff wie Tassen, Stifte, Golfbälle und Spielzeug gedruckt werden.

Durch Nadelprägen wurden diese alphanumerischen Zeichen auf diesem Metallteil erzeugt. Foto mit freundlicher Genehmigung von Columbia Marking Tools

Die Welle von Autorückrufen in diesem Jahr unterstreicht, wie wichtig es ist, Produkte mit Identifikationscodes zu versehen. Ohne solche Codes wüssten Verbraucher nicht, ob ihre Fahrzeuge sicher sind, und Autohersteller wüssten nicht, wo und wann problematische Teile hergestellt wurden.

Garantieanforderungen sind nicht der einzige Grund, Produkte mit Codes zu versehen. Solche Codes helfen Herstellern, den Lagerbestand zu verfolgen, Baugruppen anzupassen, auf unterschiedlichen Produktionslinien hergestellte Unterbaugruppen zu „verheiraten“ und sicherzustellen, dass die richtigen Teile in die richtigen Produkte eingebaut werden. Teile, bei denen ein Verschleiß zu erwarten ist, können mit einem Code identifiziert werden, sodass Kunden problemlos Ersatzteile finden können.

Auch ein einfacher Punkt kann praktisch sein. Beispielsweise können Baugruppen, die bestimmte Tests oder Inspektionen bestehen, mit einem Punkt markiert werden, um sie von denen zu unterscheiden, die nicht bestanden wurden. Oder es kann ein Punkt auf einem Teil platziert werden, damit Monteure es im richtigen Produkt, in der richtigen Reihenfolge oder in der richtigen Ausrichtung installieren.

Monteure haben viele Möglichkeiten, Produkte zu kennzeichnen. Bei einigen Methoden, darunter Etikettieren, Gravieren, Stempeln, chemisches Ätzen und Tampondruck, werden die zu kennzeichnenden Teile kontaktiert. Andere Technologien wie Tintenstrahlen, Sprühventile und Laser sind berührungslose Methoden. Welche verwendet werden soll, hängt von den Materialien, dem Produktionsvolumen, Umweltaspekten und den zu kennzeichnenden Informationen ab.

Eine Möglichkeit, Produkte zu kennzeichnen, besteht darin, sie einzurücken. Dies kann auf verschiedene Arten erreicht werden.

Der Handstempel ist eines der einfachsten Markierungsgeräte. Bei diesem Werkzeug handelt es sich lediglich um ein rechteckiges Stück Metall, in dessen eines Ende ein Zeichen eingraviert ist. Um das Zeichen in ein Objekt einzudrücken, wird das gravierte Ende gegen das Objekt gehalten, während auf das gegenüberliegende Ende mit einem Hammer geschlagen wird.

Um den Prozess zu automatisieren, kann der Stempel in eine Presse montiert werden. Komplexe Matrizen können Ziffern automatisch weiterschalten, um fortlaufende Seriennummern zu erstellen.

Heißprägen ist eine Variante dieses Verfahrens. Der Prozess ist identisch mit dem Schlagprägen, außer dass die Matrize erhitzt wird. Mit diesem Verfahren werden Kunststoffteile markiert und häufig gleichzeitig verschweißt und versiegelt. Es wird auch zum Markieren von Drähten und Kabeln verwendet.

Eine weitere Prägevariante ist die Rollenmarkierung. Dieser Prozess kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Ein rundes Teil kann an einer flachen Matrize vorbeirollen; ein runder Würfel kann über ein flaches Teil rollen; oder ein runder Würfel kann um ein rundes Teil rollen. Da ein Rollstempel einen kleinen Kontaktpunkt mit dem Teil hat, ist zum Anbringen einer Markierung weniger Kraft erforderlich als bei einer Presse.

Beim Gravieren zeichnet ein Wolframcarbid-Stich gerade und kreisförmige Linien auf das Material. Das Nadelprägen ist ein ähnlicher Prozess. Anstatt auf dem Material zu schreiben, formt der Stift kalt Punkte mit einer spannungsarmen Druckkraft. Mit beiden Verfahren lassen sich Barcodes, 2D-Codes, Logos und alphanumerische Zeichen unterschiedlicher Größe und Tiefe erstellen. Gerade, bogenförmige oder radiale Beschriftungen können in weichen oder harten Materialien mit ebenen oder unebenen Oberflächen hergestellt werden.

Beim chemischen Ätzen werden mit einem Siebdruck und Säure flache Markierungen auf Metallteile eingebrannt. Diese Methode ist nur für die Wiederholung derselben Markierung sinnvoll. Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass das Sieb mit der Zeit verschleißt und ausgetauscht werden muss. Außerdem müssen Monteure beim Umgang mit der Säure äußerst vorsichtig sein.

Das Trockenätzen erfolgt weitgehend auf die gleiche Weise. Anstelle von Säure wird ein feines Schleifkorn durch eine Schablone geblasen. Bei diesem Verfahren werden Metalle mit harten, eloxierten oder hochglanzpolierten Oberflächen markiert, beispielsweise Badezimmerarmaturen oder Handwerkzeuge. Es entsteht ein mattierter Eindruck.

Wenn ein Monteur lediglich einen Punkt auf ein Produkt setzen muss, ist ein nachfüllbarer Filzstift, der an einem Pneumatikzylinder montiert ist, eine einfache Lösung. Der Zylinder bewegt den Markierkopf zum Teil hin und von ihm weg, und eine Pumpe versorgt den Kopf alle 10 bis 20 Markierungen mit Tinte. Ein typisches Instrument kann 10.000 bis 20.000 Teile mit 1 Unze Tinte markieren. Die Spitzen haben eine Größe von 0,125 bis 2 Zoll und können kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder dreieckig sein.

Ein pneumatisches Sprühventil kann auch kleine Punkte oder Streifen von Tinte oder Farbe auftragen. Ein typisches Sprühventil verfügt über zwei Lufteingänge. Betätigungsluft hebt die Ventilnadel von ihrem Sitz, um den Fluss der Markierungsflüssigkeit zu starten. Dann wird Luft mit geringem Volumen und niedrigem Druck verwendet, um eine gleichmäßige Menge Flüssigkeit auf das Substrat zu sprühen. Am Ende des Zyklus sitzt die Nadel schnell und sauber und die Niederdruckluft wird einige Millisekunden lang weitergeführt. Dies verhindert ein Verstopfen, indem jegliche Restflüssigkeit aus der Düse entfernt wird.

Komplexere Markierungen erfordern komplexere Lösungen. Ein Beispiel ist ein Tampondrucker. Diese Art von System wird verwendet, um Logos und andere Informationen auf kleine Konsumgüter aus Kunststoff wie Tassen, Stifte, Golfbälle und Spielzeug zu drucken. Ein Grundsystem besteht aus horizontalen und vertikalen Objektträgern, einem offenen Tintenfass, einem Spatel, einer Klinge, einer Druckplatte und einem Silikon-Transferpad.

Um die Sequenz zu starten, bewegt sich der horizontale Schieber nach links und der Spatel schöpft Tinte aus dem Tintenfass und über die Platte. Beim Zurückfahren des Schlittens entfernt die Klinge überschüssige Tinte von der Platte. Anschließend drückt der Vertikalschlitten das Transferpad gegen die Platte und hebt es wieder an. Während sich das Transferpad – das nun das Bild von der Platte hält – nach links in Richtung des zu druckenden Objekts bewegt, wird neue Tinte auf die Platte aufgetragen. Anschließend senkt sich der Stempel auf das Teil, hinterlässt den Abdruck und der Vorgang wird wiederholt.

Eine Variante dieses Systems ist der Rotationstiefdruck. Der Vorgang ist derselbe, außer dass es sich bei der Druckplatte und dem Transferpad um rotierende Trommeln handelt. Diese Art von System bedruckt zylindrische Produkte wie Spritzen und Becher.

Für Serienmarkierungsanwendungen ist ein Tintenstrahlsystem erforderlich. Wie der Name schon sagt, markiert ein Tintenstrahl Oberflächen mit einem kontinuierlich zirkulierenden Tintenstrahl. Im Inneren des Druckkopfes tritt durch eine kleine Düse ein feiner Strahl unter Druck stehender Tinte aus. Ein Tropfengenerator neben der Düse enthält eine Antriebsstange, die Ultraschalldruckwellen in der Tinte erzeugt, wodurch der Strahl kurz nach Verlassen der Düse in einen Strom einzelner Tropfen zerfällt. Eine Elektrode unterhalb der Düse verleiht jedem Tropfen eine elektrostatische Ladung. Anschließend passieren die Tintentropfen das elektrostatische Feld, das zwischen zwei Hochspannungs-Ablenkplatten erzeugt wird. Die Flugrichtung jedes geladenen Tropfens variiert mit der Größe der Ladung. Für den Druck nicht benötigte Tintentropfen werden nicht elektrostatisch aufgeladen und in einer Auffangrinne gesammelt und dem Recycling zugeführt.

Mit einer Reihe von Tintendüsen können Monteure kleine, hochauflösende Grafikbilder oder mehrere Informationszeilen großflächig drucken.

Unabhängig von der Auftragsmethode haben Monteure eine große Auswahl an Tinten. Die Palette der Tinten reicht von wasserlöslichen Formeln, die sich leicht entfernen lassen, bis hin zu permanenten Tinten, die ätzenden Chemikalien standhalten. Tinten können an der Luft trocknen oder mit Hitze oder UV-Licht ausgehärtet werden. Wenn sichtbare Markierungen nicht geeignet sind, können UV-empfindliche Tinten verwendet werden. Diese Tinten sind bei normalem Licht unsichtbar, fluoreszieren jedoch, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden.

Ein Problem bei tintenbasierten Markierungsmethoden ist die Fähigkeit der Tinte, am Substrat zu haften. In einigen Fällen müssen Teile möglicherweise gereinigt oder mit einem Plasma oder einer Chemikalie behandelt werden, die die Haftung fördert.

Etiketten sind eine beliebte Methode zur Barcode-Kennzeichnung von Produkten. Damit die Etikettierung jedoch eine praktikable Option ist, müssen die Monteure zunächst sicherstellen, dass die Etiketten die nachfolgenden Herstellungsprozesse sowie den Betrieb des fertigen Produkts überstehen.

Es steht eine große Auswahl an Etikettenmaterialien und Klebstoffen zur Verfügung. Wenn hohe Temperaturen und aggressive Chemikalien kein Problem darstellen, können Polyester- und Vinyletiketten verwendet werden. Für Leiterplatten wird Hochtemperatur-Kapton empfohlen, da es Wellen- und Reflow-Löten standhält. Für Schläuche, Leitungen und Kabel werden Etiketten aus Vinyl- und Nylongewebe empfohlen. Metallisierte Polyesteretiketten können eine Alternative zu metallischen Typenschildern an elektrischen Geräten sein.

Wenn Etiketten eine Option sind, müssen Monteure dann entscheiden, ob sie vorgedruckte Etiketten verwenden oder diese bei Bedarf an der Linie ausdrucken. Vorgedruckte Etiketten werden verwendet, wenn die zu kodierenden Informationen im Voraus bekannt sind. Wenn die Anwendung lediglich Seriennummern erfordert, gibt es möglicherweise keinen Grund, sich mit der Organisation und Programmierung zu befassen, die erforderlich ist, um doppelte Nummern und andere Fehler zu verhindern.

Andererseits kann nicht immer im Voraus festgelegt werden, welche Informationen auf das Etikett gedruckt werden sollen. In diesem Fall ist ein Print-and-Apply-System erforderlich. Mit diesen Systemen können Informationen zum Zeitpunkt der Etikettierung generiert und auf das Produkt aufgebracht werden. Sie verfügen in der Regel über Software, mit der Monteure ihre Etiketten auf einem Computerbildschirm entwerfen können. Ein wesentlicher Vorteil dieser Systeme ist ihre Fähigkeit, kleine Produktionsläufe zu ermöglichen.

Allerdings sind Print-and-Apply-Systeme teurer als die Verwendung vorgedruckter Etiketten. Neben den Kosten für den Drucker erfordert ein solches System möglicherweise einen zusätzlichen Barcode-Scanner, um zu überprüfen, ob das Gedruckte korrekt und scanbar ist.

Etikettenapplikatoren können Maschinen mit fester, zweiachsiger oder dreiachsiger Achse sein. Soll das Etikett auf jedem Produkt exakt an der gleichen Stelle angebracht werden, reicht eine Maschine mit fester Achse aus. Für mehrere Etikettenpositionen oder eine Produktion mit hohem Mix ist eine Mehrachsenmaschine erforderlich.

Die Methoden zur Etikettenplatzierung variieren. Einige Applikatoren bringen ein Etikett an, indem sie das Produkt beim Vorbeibewegen leicht anschlagen oder festdrücken. Andere blasen oder streichen das Etikett leicht auf das Produkt. Auch die Platzierungsgenauigkeit variiert je nach Produkt und Etikettengröße.

Laser sind die flexibelste Markierungstechnologie und erzeugen dauerhafte, hochwertige Markierungen auf Metallen, Legierungen, Papier, Gummi, Glas, Kunststoffen, Verbundwerkstoffen und Keramik. Sie können Barcodes, 2D-Codes, Seriennummern, Logos und Grafiken auf flachen, gekrümmten und unregelmäßigen Oberflächen anbringen. Mit Lasern werden Produkte wie integrierte Schaltkreise, Leiterplatten, medizinische Geräte, Messschieber und Computertastaturen markiert.

Mehrere Kunststoffe wurden für die Verwendung mit Lasermarkierungsgeräten entwickelt. Diese Kunststoffe verändern ihre Farbe, wenn sie der fokussierten Hitze eines Lasers ausgesetzt werden. Beispielsweise kann ein Laser in einigen Qualitäten von schwarzem Acetal-Copolymer helle weiße Markierungen erzeugen. Der Laser erzeugt die Markierung, indem er die Oberfläche des Polymers schmilzt und aufschäumt. Durch die Anpassung von Frequenz und Leistung lässt sich die Schaummenge steuern und so die Farbe der Markierungen heller oder dunkler gestalten. Auf diese Weise werden auch die Markierungen auf den Kofferraumentriegelungshebeln und Radioknöpfen vieler Autos hergestellt.

Zur Markierung können Nd:YAG-, Helium-Neon-, CO2- und Excimer-Laser verwendet werden. Mit einem doppelten Ablenkkopf und einem programmierbaren Strahlteiler kann ein einzelner Laser gleichzeitig zwei Teile mit denselben Informationen markieren. Alternativ kann das gleiche System einen größeren Bereich markieren, ohne das Teil oder die Teileablage zu bewegen. Ein typischer Laser kann mehr als 400 Einzelstrichzeichen pro Sekunde erzeugen.

Bei der Lasermarkierung bestehen Sicherheitsbedenken. In manchen Fällen muss der Laser in einem Gehäuse mit verriegelbaren Türen untergebracht werden. Fenster im Gehäuse müssen den Austritt des Laserlichts verhindern. Bei der Lasermarkierung können auch Dämpfe entstehen, die jedoch mit einer Absauganlage mit HEPA- und Aktivkohlefiltern entfernt werden können.

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