Trends bei den
Laser-Markieranlagen

Im Zuge der Digitalisierung haben sich auch die Laser-Markiersysteme entwickelt: Sie liefern noch bessere Beschriftungsqualität, mehr Flexibilität und sind vor allem auch kommunikationsfähig.

Das spannende Zeitalter von Industrie 4.0 geht auch an Lasersystemen nicht vorüber. Denn sie sind heute ein wichtiger Bestandteil von vernetzten Fertigungsprozessen. Zukünftig sollen sich Maschinen sogar selbst organisieren. Das bedeutet, Lasersysteme müssen kommunikationsfähig, intelligent und in eine vollautomatisierte Produktion integrierbar sein. Dies zu erfüllen, daran arbeiten beispielsweise Aussteller der Lasys 2018. «Laser-Produktionslösungen im Sinne von Industrie 4.0» wird hier ein Kernthema sein.

Industrie 4.0 fordert kommunikationsfähige Laser-Markieranlagen

Als universelles Werkzeug nimmt der Laser heute eine wichtige Rolle in der Fertigungsindustrie ein. Sein Anwendungsbereich erweitert sich stetig und die innovativen Lasersysteme werden immer effizienter und wirtschaftlicher. Weit verbreitet haben sich inzwischen moderne Laser-Markieranlagen.

Ein Pionier in Sachen Industrie 4.0 ist hier der Lasys-Aussteller Trotec. «Wir arbeiten aktuell an der Früherkennung typischer Störungssymptome von Absauganlagen unserer Speedy-flexx-Laser-Graviermaschinen und Laserschneider», sagt Alexander Jauker, Leiter Produktmanagement bei Trotec.

Die vierte industrielle Revolution hat Produktivitätssteigerung durch intelligente, vernetzte Produktionssysteme zum Ziel. Zum Beispiel sollen durch vorausschauende Wartung – auch Predictive Maintenance 4.0 genannt – Stillstandzeiten reduziert und damit die Maschinenverfügbarkeit erhöht werden. «Sensoren in der Lasermaschine und Absauganlage liefern Daten über Temperatur oder Differenzdruck.

So können erhöhter Verschleiss der Absaugfilter und geringe Filterstandzeiten der Absauganlage durch permanentes Monitoring schnell identifiziert werden. Die notwendigen Massnahmen zur Störungsprävention oder Fehlerbehebung lassen sich automatisch einleiten», erklärt Jauker weiter.

Die Daten werden an das SAP-Modul MII (Manufacturing Intelligence and Integration) gesendet. Ferner wird ein Instandhaltungsauftrag angelegt und der Wartungsverantwortliche erhält gleichzeitig per Email und SAP-App eine Information. Zudem erfolgt automatisch die Bestellung eines kurzfristig benötigten Ersatzteils.

Jauker fasst zusammen: «Wir wollen bei Trotec Lasersystemlösungen entwickeln, die unsere Anwender profitabler machen. Dabei stehen Produktivität, Flexibilität und geringste Total Costs of Ownership an erster Stelle. Diese neue Möglichkeit der Maschinenkommunikation unterstützt diese Ziele auf voller Linie.»

Trend: die individualisierte Massenfertigung

Gerade in einer vollautomatisierten Fertigung sind Laser-Markiersysteme zwingend notwendig. Denn im Trend liegt die individualisierte Massenfertigung. Das heisst, viele unterschiedliche Produktvarianten prägen die moderne Fertigungslandschaft. Umso wichtiger ist es, Bauteile zu kennzeichnen, sodass sie rückverfolgbar sind.

Markier-Laserverfahren wie Gravieren, Abtragen, Anlassen, Verfärben oder Aufschäumen, je nach Material angewandt, ermöglichen eine dauerhafte Beschriftung der Bauteile. Damit ist die eindeutige Rückverfolgbarkeit – Ort, Zeit der Herstellung – etwa im Schadensfall gegeben. Das ist in manchen Branchen wie zum Beispiel der Automobilindustrie oder Medizintechnik essenziell.

«Die Implementierung der Unique Device Identification bei medizinischen Produkten, die den FDA-Richtlinien unterliegen, stellt neue Herausforderungen an die Laserbeschriftungsverfahren», sagt Thorsten Ferbach, Business Development Manager bei Coherent-Rofin. Instrumente, Implantate und medizinische Verbrauchsgüter müssen ab Mitte 2018 mit einem eindeutigen industriellen Code direkt beschriftet werden.

«Dieser garantiert die Rückverfolgbarkeit des medizinischen Produktes, schafft Potenziale für Optimierung der Fertigungsprozesse und erhöht massgeblich die Patientensicherheit», so Ferbach weiter.

Laser-Beschriftung: Kontrastverhältnis und Korrosionsbeständigkeit verbessert

Die Laser-Beschriftungslösungen des Lasys-Ausstellers Coherent-Rofin richten besondere Aufmerksamkeit auf Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit der Direktbeschriftung medizinischer Edelstähle. «Die hier oft eingesetzte Anlassbeschriftung reduziert die Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche. Mit unserem PowerLine Rapid NX», konstatiert Ferbach, «erfolgt die Beschriftung jedoch ohne Temperatureinbringung in das Material, da wir Ultrakurzpulstechnologie verwenden. Wir erhalten ausserdem winkelunabhängig ein starkes Kontrastverhältnis.»

Der Coherent-Rofin-Experte sieht im Medizintechniksektor noch grosse Potenziale für den Einsatz von Laserbeschriftung anstelle von Tampondruck: «Trotz der höheren Investitionskosten ist der Laser insgesamt wirtschaftlicher. Die wesentlich bessere Fertigungsqualität bei deutlich geringerem Ausschuss und massiv reduzierten Personal- und Verbrauchskosten wiegt das Anfangsinvestment nach kurzer Zeit auf. Hierbei ist die deutlich gesteigerte Flexibilität noch nicht mit eingerechnet.»

Was die Medizintechnik betrifft, bietet die Lasys 2018 ein Extra-Bonbon: Spectaris, Deutscher Industrieverband für optische, medizinische und mechatronische Technologien e.V., veranstaltet am 5. Juni vormittags den Workshop «Lasermaterialbearbeitung in der Medizintechnik».

Laser-Markiersysteme bezwingen fast alle Werkstoffe

Die hohe Flexibilität von Laser-Markiersystemen ist an vielfältigen Merkmalen festzumachen: Form und Inhalt der Laser-Markierung können beliebig sein. Kennzeichnungstexte, -zahlen, Codes, Symbole oder Bilder sowie deren Grösse lassen sich computergestützt schnell anpassen und individualisieren. Laserlicht ersetzt Tinte oder Druckfarbe.

Bei schnell bewegten Werkstücken geschieht der Schreibprozess «on the fly». Es gibt kaum ein Material, welches der Laser nicht beschriften kann. Metalle, Kunststoffe, Keramik, Glas organische Stoffe wie Textilien, Holz, Papier, Leder oder gar Früchte. Je nach Materialtyp kommen verschiedene Beschriftungsverfahren und Strahlquellen wie Festkörper- und CO2-Laser zum Einsatz.

Beispielsweise die UV-Laser-Beschriftungsanlagen des Lasys-Ausstellers Buth Graviersysteme mit einer Wellenlänge von 355 nm eignen sich aufgrund der hohen Wiederholrate insbesondere für die Kunststoffbeschriftung.

Andreas Buth, Geschäftsführer von Buth Graviersysteme, erklärt: «Die Wellenlänge erlaubt sehr kleine Spotdurchmesser und damit Zeichenhöhen kleiner 100 μm. Zudem sind ausserordentlich hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten möglich, wie sie von kurz getakteten, industriellen Produktionsprozessen gefordert werden.»

Ferner liessen sich dem CEO zufolge sehr feine Beschriftungen und Strukturierungen auf Glas oder Keramik mit hoher Spitzenleistung, ohne thermische Zerstörung umsetzen. Neu im Programm hat Buth den BG FiberMark Mini. Es handelt sich hier um ein MOPA (Master Oscillator Power Amplifier)-Lasersystem.

«Der MOPA vereint die Vorteile vom herkömmlichen Nd:YVO4-Laser mit denen des Faserlaser: Hohe Spitzenleistung und hohe Strahlqualität mit hoher Ausgangsleistung und langer Lebensdauer», so Buth.

Die Zukunft der Laserbearbeitung sieht der CEO im Einsatz von 3-Achsen-Scan-Systemen: «Hier wird die Fokuskompensation durch Anpassung der Distanz zwischen beweglicher Expanderlinse und Fokussierlinse erreicht, während die Scanner den Laserstrahl über das Bearbeitungsfeld lenken. Das Bearbeitungsfeld kann mit bis zu 900 x 900 mm deutlich grösser sein als mit einem 2-Achsen-Scan-System. Wir liefern nur noch Laser-Markiersysteme mit 3-Achs-Scannern.»

Lasys 2018 wird vielfältige Laseranwendungen branchenübergreifend abbilden

Das Anwendungskarussell von Lasersystemen für die Materialbearbeitung dreht sich auf der Lasys 2018 in Stuttgart nicht nur um Laser-Markieren, sondern bildet die breite Palette an Aufgaben, ob schneiden, schweissen, strukturieren, bohren, reinigen, härten, aufbauen mit dem Laser wird branchenübergreifend ab.

Vertreter des Maschinen- und Automobilbaus, der Elektro- und Elektronikindustrie, der optischen Industrie, des Anlagen- und Apparatebaus, der metallbe- und -verarbeitenden Industrie, der Medizintechnik, Kunststoffindustrie, des Werkzeug- und Formenbaus sowie der Halbleiterindustrie sind auf der Lasys genau richtig.

Sie haben nicht nur die Chance, Lösungen für ihre Fertigungsprobleme zu finden oder neue Ideen für den Einsatz des Lasers zu gewinnen. Aufgrund des reichhaltigen Rahmenprogramms können sie auch ihren Wissenstand auffrischen.