Was umfasst Ihr Kennzeichnungs- und Codierungssystem?

Die digitale Kennzeichnung und Codierung bietet zahlreiche Vorteile für Hersteller, die ihre Abläufe optimieren und mit globalen Vorschriften, nationalen Gesetzen und Branchenrichtlinien Schritt halten möchten. Viele Unternehmen setzen digital gesteuerte Lasercodier- und -markiersysteme ein, da diese hochwertige und dauerhafte Markierungen liefern, die die Rückverfolgbarkeit und die Verbrauchersicherheit gewährleisten. Dauerhafte Markierungen auf einer Vielzahl von Materialien und Oberflächen erfordern eine optimierte Leistung, die nur Lasermarkierungs- und -codierungssysteme bieten können. In diesem Artikel beleuchten wir die Vorteile eines digital gesteuerten Lasercodierungs- und -markierungssystems, die wichtigsten Komponenten dieser Art von Systemen und wie Sie das richtige Lasermarkierungssystem für die Anforderungen Ihres Unternehmens auswählen.

Was versteht man unter Codierung und Markierung?

Lasercodierung und -markierung sind Verfahren, bei denen wichtige Informationen mithilfe eines Lasers auf Produkte, Teile und Verpackungen aufgebracht werden. Es gibt geringfügige Unterschiede zwischen den beiden Verfahren:

• Laserkodierung – bei dieser Technik wird ein Artikel mit einem Laser mit einem bestimmten Code versehen, damit er leicht identifiziert oder nachverfolgt werden kann
• Laserbeschriftung – bei dieser Technik werden neben Codes auch andere Arten von Markierungen auf Produkten angebracht, beispielsweise Seriennummern zur Identifizierung oder grafische Logos für das Branding

Zu den Arten von Markierungen und Codes, die auf diese Weise erzeugt werden, gehören:

• Barcodes
• UPC
• Seriennummern
• Teilenummern/Codes
• Chargencodes
• Verfallsdaten
• Mindesthaltbarkeitsdaten

Arten von Lasermarkierungsverfahren

Es stehen verschiedene Laserverfahren zur Verfügung, um Markierungen mit hoher Sichtbarkeit, hohem Kontrast und hoher Qualität auf einer Vielzahl von Materialien zu erzeugen. Diese Verfahren müssen gewährleisten, dass die Markierungen rauen Umgebungsbedingungen und langfristiger Beanspruchung standhalten. Lasermarkierungsverfahren müssen zudem sicherstellen, dass das Material bei Produktionsgeschwindigkeit markiert werden kann, ohne dass die strukturelle Integrität des markierten Materials beeinträchtigt wird. Zu den wichtigsten Markierungsverfahren gehören:

• Gravur – Material wird von der Oberfläche des Substrats abgetragen, wodurch eine sichtbare Vertiefung entsteht
• Laserablationder Oberflächenschicht – Oberflächenschichten absorbieren das Laserlicht, wodurch sich das Material erhitzt und verdampft. Die verbleibende Grundschicht steht in starkem Kontrast zur Oberflächenschicht, wodurch gut sichtbare Markierungen entstehen
• Glühen – Durch lokale Erwärmung durch den Laser entsteht auf Eisenmetallen (Eisen, Stahl, Edelstahl) und Titan eine Oxidschicht. Die Oxidschicht ist oft schwarz, kann aber auch andere Glühfarben wie Gelb, Rot und Grün aufweisen, die durch unterschiedliche Temperaturen der erhitzten Schichten entstehen
• Aufschäumen – Die vom Laser abgegebene Wärme erzeugt Blasen im Grundmaterial. Die Blasen verdampfen und hinterlassen eine Veränderung der Oberfläche sowohl in der Farbe als auch in der Struktur

Vorteile eines digital gesteuerten Lasercodier- und -markierungssystems 

Hersteller setzen auf Lasersysteme, die mit dem Wandel Schritt halten können, insbesondere bei Markierungs- und Codieranwendungen, da sich die Verpackungsindustrie ständig weiterentwickelt. Neben seiner hohen Leistungsfähigkeit bietet ein digital gesteuertes Lasermarkierungs- und -codierungssystem außerdem folgende Vorteile:

1. Leistung

Ein Laser-Codier- und Markiersystem erzeugt kontrastreiche, gut lesbare Markierungen in verschiedenen Schriftarten und Größen sowie dauerhafte, langlebige Markierungen, die der Handhabung und rauen Umgebungsbedingungen standhalten.

2. Präzision und Kontrolle

Abtastmotoren mit hoher Wiederholgenauigkeit ermöglichen eine hohe Präzision für hervorragende Markierungsqualität und bieten ein hohes Maß an digitaler Präzision und Kontrolle. In Kombination mit einem leistungsstarken CO₂-Laser erhöht sich die Durchsatzgeschwindigkeit, was zu höheren Erträgen und zusätzlicher Vielseitigkeit führt.

3. Navigation auf gekrümmten Oberflächen

3D-Lasermarkierköpfe und die dazugehörige Software können gekrümmte Oberflächen abbilden und ermöglichen so eine schnelle und dauerhafte Markierung auf Zieloberflächen komplex geformter Teile.

4. Flexibilität

Ein Lasercodier- und -markiersystem kann Markierungen auf einer Vielzahl von Materialien und Oberflächenqualitäten aufbringen und dabei Muster und Parameter im laufenden Betrieb ändern.

5. Eine berührungslose Lösung

Bei der Verwendung eines Markierungs- und Codierungssystems kommt lediglich der Laserstrahl mit dem Zielmaterial in Kontakt. Dies ist vorteilhaft bei der Markierung oder Codierung empfindlicher Materialien oder solcher, die steril bleiben müssen.

6. Einfache Bedienung

Ein digital gesteuertes Codier- und Markiersystem ist einfach zu bedienen und erfordert nur minimale Einarbeitungs- und Schulungsaufwände. Darüber hinaus ist für die Bedienung der meisten Systeme keine formelle Zertifizierung erforderlich. Anwender können Lasereinstellungen für bestimmte Materialien sowie Designdateien als Vorlage für zukünftige Projekte speichern, wodurch diese leicht zugänglich sind und die Umrüstzeiten minimiert werden.

7. Unterbrechungsfreie Produktion

Bei dieser Art von System ist kaum oder gar kein Wartungsaufwand erforderlich; da die Maschinenstillstandszeiten minimal sind, kann dies die Produktivität im Werk erheblich steigern. Bei der Lasermarkierung gibt es keine verstopften Düsen, keine nachzufüllende Tinte und keine anderen routinemäßigen Reinigungsaufgaben, die bei herkömmlichen Tintenstrahlgeräten zu Ausfallzeiten führen.

8. Betriebskosten

Die Gesamtbetriebskosten eines Lasercodier- und -markierungssystems sind im Vergleich zu anderen Verfahren geringer. Dies ist unter anderem auf folgende Faktoren zurückzuführen:

• Geringer Schulungsaufwand für das Bedienpersonal
• Hohe Zuverlässigkeit
• Wegfall von Verbrauchsmaterialien wie Tinte
• Kürzere Ausfallzeiten bei Umrüstungen und Wartungsarbeiten
• Erhöhte Flexibilität, die neue Geschäftsmöglichkeiten eröffnet

Anwendungen von Codier- und Markierungssystemen

Zu den Branchen und Anwendungsbereichen, die von einem digital gesteuerten Lasermarkierungs- und Codierungssystem profitieren können, gehören:

• Fertigung – zum Aufbringen von Grafiken und/oder alphanumerischen Codes, Barcodes und QR-Codes auf Rohstoffe, Fertigprodukte oder Verpackungen
• Elektronik – zum Aufbringen gestochen scharfer alphanumerischer Codes, Etiketten, Barcodes, QR-Codes und 2D-Codes auf elektronische Bauteile und Module
• Medizin – zur Kennzeichnung von Verfallsdaten auf Arzneimittelverpackungen
• Maschinenbau – wird in der Automobil- und Luftfahrtindustrie zur Kennzeichnung von Teilenummern und Codes auf Bauteilen eingesetzt
• Glasmarkierung – zum Aufbringen dauerhafter Grafiken und/oder Zertifizierungszeichen und -codes, die sich leicht an geänderte gesetzliche Vorschriften anpassen lassen
• Lebensmittel und Getränke – zur Kennzeichnung von Verfalls- und Mindesthaltbarkeitsdaten auf Produkten
• Hochgeschwindigkeitsmarkierung und -codierung – Lasermarkierung und -codierung lassen sich sehr gut an Hochgeschwindigkeits-Verarbeitungslinien und Chargenverarbeitungssysteme anpassen
• Kennzeichnung und Codierung in der Endphase – Anbringen von Markierungen und Codes auf Fertigprodukten auf ebenen oder komplexen Oberflächen

Wichtige Komponenten eines Codier- und Markierungssystems

Hersteller bieten Lasermarkierer mit einer Vielzahl von Wellenlängen an, um den gewünschten Bearbeitungseffekt auf dem zu markierenden Material zu erzielen. Jedes dieser Materialien verfügt über ein charakteristisches Absorptionsspektrum, was bedeutet, dass es bestimmte Lichtwellenlängen gibt, die ein bestimmtes Material leichter absorbiert als andere. Materialien mit besserer Absorption lassen sich schneller und effektiver bearbeiten. Da die Wellenlänge eines der bestimmenden Merkmale eines Lasers ist, müssen Systementwickler den geeigneten Lasertyp auf das zu bearbeitende Material abstimmen, um Ergebnisse in bester Qualität und den schnellsten Durchsatz zu erzielen. CO₂-Laser verfügen über längere Wellenlängen, die sich gut für Kunststoffe, natürliche Materialien wie Papier und bestimmte Metallfolien eignen – einige der beliebtesten Materialien in der Verpackungsindustrie. Die Schlüsselkomponenten eines digital gesteuerten Lasercodier- und -markierungssystems sind:

• Hochleistungslaser – die Laser in einem Markierungs- und Codiersystem müssen den realen industriellen Umgebungsbedingungen standhalten können
• Galvanometer-Scanner – das Herzstück einer Markierungsmaschine, das einen Satz von Spiegeln bewegt, die den von der X- und Y-Achse erzeugten Vektoren zugeordnet sind
• Von der X- und Y-Achse erzeugte Vektoren – diese lenken den Laserstrahl zur Bearbeitung auf das Material
• Servotreiberplatinen – Platinen mit hoher Bandbreite ermöglichen die hohe Genauigkeit und den hohen Durchsatz der Galvanometer
• Steuerplatine – dieser letzte Bestandteil der Markierungsmaschine koordiniert alle Komponenten, indemsie das Markierungsmuster erzeugt und die Spiegelbewegung mit der Laseraktivierung und -modulation synchronisiert
• Benutzerfreundliche Software – diese ergänzt die Steuerung und ermöglicht die schnelle Erstellung von Markierungsmustern aus importierten 2D- und 3D-Zeichnungen
• Auf den Laser abgestimmteStrahlführungstechnologie – unerlässlich, um Schäden zu vermeiden und Leistungsverluste zu minimieren

Die Strahlführungslösung von Cambridge Technology für Markierung und Codierung

Die 2-Achsen-Scanköpfe der Pro-Serie und der Lightning™ II von Cambridge Technology verfügen über Galvanometer der 83xxK-Serie, analoge und digitale Servotreiber sowie ultraleichte Spiegel, um die wettbewerbsfähigste Kombination aus Stabilität und Geschwindigkeit zu erzielen. Diese Kernkomponenten sind als Einzelteile erhältlich und bieten flexible Integrationsmöglichkeiten. Für die allgemeine Markierung bieten die Galvanometer der Serie 62xxH eine ähnliche Geschwindigkeit und können mit kostengünstigen Siliziumspiegelsubstraten sowie kompakten Servotreiberoptionen wie dem 672 kombiniert werden. Die Strahlführungslösung von Cambridge Technology für die Lasermarkierung und -codierung bietet unter anderem folgende Vorteile:

• Genauigkeit – hochstabile Galvanometer bieten eine einheitliche Lösung, um die Genauigkeitsanforderungen für ein breites Anwendungsspektrum mit unterschiedlichen Wellenlängen und Brennweiten zu erfüllen
• Hoher Durchsatz – Es wird eine große Auswahl an Galvanometergrößen angeboten, um spezifische Aperturen sowohl mit Standard-Silizium als auch mit ultraleichtem Material optimal anzusteuern. Analoge Servoantriebe werden sowohl in kompakter als auch in leistungsstarker Ausführung angeboten, die auf hohe Geschwindigkeiten ausgelegt sind. Mit einer Nachführverzögerung von Null treibt der DC-Digital-Servo mit Zustandsraumregelung Galvanometer in Markieranwendungen mit unübertroffenen Geschwindigkeiten an
• Zuverlässig – Die robuste Galvo-Konstruktion mit hochwertigen Lagern und einer Motorbauweise mit engen Toleranzen erzielt über Tausende von Betriebsstunden hinweg hochgradig wiederholbare Ergebnisse ohne Nachjustierungen
• Flexibel – kleine und effiziente Galvo-Spiegel verfügen über flexible Optionen für Spiegelbefestigung, Anschlüsse und Scanwinkel. Die Servotreiber sind in voll ausgestatteten, kompakten und zweiachsigen Ausführungen erhältlich, um den Anforderungen der Systemintegration bestmöglich gerecht zu werden

Novanta-Lösungen für Lasermarkierung und -codierung

Als Teil von Novanta bieten Cambridge Technology und Synrad ihren Kunden als Komplettanbieter für CO₂-Laser und Strahlführung einen beispiellosen Mehrwert. Wir verfügen über umfassendes Wissen in allen Anwendungsbereichen und helfen so, technische und integrationsbezogene Fallstricke zu vermeiden. Dank unserer breit gefächerten Fachkenntnisse und Ressourcen sind wir in der Lage, maßgeschneiderte Lösungen für anspruchsvolle Anwendungen zu entwickeln.    

Indem Sie einen einzigen Anbieter für Ihre Strahlführung und Ihren Laserbedarf wählen, vermeiden Sie unternehmensübergreifende und Kompatibilitätskonflikte und profitieren von einer schnelleren, einfacheren Integration. Wir bieten umfassende Unterstützung vom Konzept bis zum produktiven Betrieb beim Endnutzer und sichern so den Erfolg Ihres Systems.   

Digitale Lasermarkierungs- und -codierungssysteme bieten dank ihrer Flexibilität, Benutzerfreundlichkeit und Kosteneffizienz eine optimierte Leistung. Zu ihren Vorteilen gehören hochwertige Markierungen, die selbst in rauen Umgebungen langfristig Bestand haben.

 Kontaktieren Sie uns, um mehr über die digitalen Markierungs- und Codierungslösungen von Novanta zu erfahren.