Die Laserbearbeitung hat ihren Durchbruch

Effizienz- und Skalierungsverbesserungen machen die Laserbearbeitung zu einer bevorzugten Wahl für Hersteller.

Laser haben in der Industrie seit ihrer Erfindung und anschließenden Einführung in den 1960er Jahren einen langen Weg zurückgelegt. Diese Werkzeuge galten einst als potenziell gesundheitsgefährdend – der Spitzname „Todesstrahl“ war weit verbreitet – und haben sich für Hersteller zu den effektivsten Methoden zum Schneiden und Markieren von Materialien entwickelt, die einst als zu zerbrechlich zum Anfassen galten.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie beispielsweise gab es zunächst Bedenken, dass der Einsatz von Lasermarkierungen die strukturelle Integrität von Teilen verändern würde, was katastrophale Folgen für das Endprodukt haben könnte.

Heutzutage gelten Laser nicht mehr als „eine Lösung, die ein Problem braucht“, sondern, wie viele sagen, als eine Lösung, die eingesetzt werden kann, um diejenigen zu unterstützen, die in verschiedenen Branchen wie Wissenschaft, Technologie und Medizin arbeiten. Dank ihrer Fähigkeit, saubere Kanten zu schneiden, ohne Bereiche auf einem Material zu erzeugen, die seine ursprüngliche Zusammensetzung beeinträchtigen, zeigen Laser schnell, dass sie zu mehr Gewinn und größerer Effizienz führen können.

Zum Teil aufgrund von Rückrufen, die die Geschäftsabläufe von Zulieferern und Herstellern stören, ist der Bedarf an besseren Möglichkeiten zur Rückverfolgung von Teilen gestiegen und ist zu einem der wichtigeren Schritte geworden, die Unternehmen unternehmen, wenn sie Teile herstellen oder ganze Produkte in ihren Fabriken zusammenbauen.

Hier können, ähm, Laser glänzen.

Wenn es um Bauprodukte geht, sind häufig viele Lieferanten am Prozess beteiligt, die jeweils unterschiedliche Teile des Endprodukts liefern. Um diese Teile zu verfolgen, verwendeten Unternehmen Barcodes, die von Menschen gelesen werden mussten. Dies bedeutete, dass die Barcodes lesbar und validiert sein mussten, was auch zu Verwirrung führen konnte, wenn man sich darauf verließ, dass die Mitarbeiter sie lesen konnten.

Der Wandel kam, als Unternehmen erkannten, dass Laser die Lösung sind und Barcodes verwenden, die direkt und dauerhaft auf Teilen angebracht werden. Dies erleichterte die Nachverfolgung von Teilen, insbesondere bei Rückrufen. Mit einem lesbaren, dauerhaft lasermarkierten Barcode auf dem Teil war es kein Problem, die Teile zum ursprünglichen Lieferanten zurückzuverfolgen.

Die Automobilindustrie geht mit der Lasermarkierung noch einen Schritt weiter und markiert Teile, um sicherzustellen, dass sie dem richtigen Produkt hinzugefügt werden. Beispielsweise können Teile eines Autos am Fließband mit Lasermarkierungen versehen sein, um dem System mitzuteilen, welche Tür oder welcher Motor gerade eingebaut wird und wann dieser eingebaut werden muss. Dies ermöglicht einen automatisierten Prozess zum Lesen des Barcodes, sodass das richtige Teil eingefügt wird.

Im medizinischen Bereich müssen Ärzte und ihr Personal sicherstellen, dass jedes in den Operationssaal mitgebrachte Werkzeug nach Abschluss der Operation verwahrt wird. Durch das Eingravieren von Barcodes in ihre Utensilien und Geräte können sie durch einen einfachen Scan sicherstellen, dass sie nichts zurückgelassen haben oder, schlimmer noch, im Patienten.

„Es gibt eine Menge Informationen, die in einem Barcode erfasst werden müssen, und wir sehen zunehmend, dass die Lasermarkierung die einfachste Möglichkeit ist, diese Informationen an den Endbenutzer zu liefern“, sagte Nicholas Kaczmarski, nationaler Vertriebsleiter bei Beamer Laser Marking Solutions, Flushing, Michigan. „Es erleichtert den Prozess, wenn ein Unternehmen Produkte verfolgen oder verfolgen muss, die möglicherweise schon vor langer Zeit eingesetzt wurden.“

Beamer Laser Marking arbeitet eng mit Kunden zusammen, um sicherzustellen, dass sie alle Möglichkeiten eines Lasermarkierungssystems nutzen können. Ganz gleich, ob es sich um einen Tante-Emma-Laden mit nur wenigen Projekten oder um einen großen OEM mit hohem Volumen handelt, die Produkte sind so konzipiert, dass sie den individuellen Bedürfnissen jedes Unternehmens gerecht werden.

„Da Laser in der Fertigung immer häufiger eingesetzt werden, stellen wir uns eine Zeit vor, in der alle Branchen darauf eingestellt sind, welche Vorteile sie davon haben können“, fügte Kaczmarski hinzu. „Selbst die Luft- und Raumfahrtindustrie, die zunächst verständlicherweise vorsichtig war, kommt nun zu der Überzeugung, dass die Lasermarkierung der richtige Weg ist, wenn es darum geht, ihre Teile und Produkte zu kennzeichnen.“

Es ist zu einer Herausforderung geworden, Herstellern die Gewissheit zu geben, ihre Laserbearbeitungsprojekte im Alleingang durchzuführen.

Lange Zeit mussten Unternehmen wie Marubeni Citizen-Cincom Inc., Allendale, New Jersey, zusehen, wie Kunden Teile vom Fließband nahmen, um sie zu markieren, was Zeit und Geld verschwendete.

Um den Kunden zu zeigen, wie sie einen Laserbeschrifter oder -schneider richtig in ihre Prozesse einbauen können, war den Lieferanten klar, dass sie den Benutzern das Vertrauen geben mussten, dies intern zu tun. Die Kunden mussten die Idee annehmen, den Laser direkt am Fließband zu installieren, um dieses Problem zu lösen.

„Normalerweise frästen und bohrten Kunden ihre Produkte bis zur Fertigstellung und wechselten dann zu einer Maschine, die speziell für die Laserbearbeitung vorgesehen war, um das erforderliche Schneiden oder Abtragen durchzuführen“, erklärte Randy Nickerson, Manager für Laserprodukte bei Marubeni Citizen-Cincom. „Mit unseren Lösungen können Sie buchstäblich einen Abschnitt aus dem Fließband herausschneiden und eine Achsmaschine installieren, die die Laserbearbeitung als Teil des Fertigungsprozesses übernimmt, was unseren Kunden jede Menge Zeit und Geld spart.“

Nickerson bemerkte, dass Marubeni Citizen-Cincom eine Vielzahl von Optionen für Kunden bietet, die ihre Laserbearbeitung intern durchführen möchten. Das Unternehmen sieht insbesondere einen großen Mehrwert für die Medizinbranche, die gerade Schläuche für medizinische Geräte und Instrumente herstellt.

„Als wir als Unternehmen anfingen, war ein 400-Watt-Laser für die damalige Zeit ziemlich leistungsstark“, bemerkte Nickerson. „Jetzt können wir einen 3.000-Watt-Laser anbieten, der genauer und präziser ist, was bedeutet, dass unsere Kunden Ergebnisse sehen können, die genau ihren Maßen entsprechen.“

Da immer mehr Unternehmen damit beginnen, Laserbearbeitungsfunktionen direkt in ihre Werkzeugarbeit zu integrieren, dürfte die Fähigkeit, Vertrauen zu gewinnen, zunehmen, wenn sie verstehen, wie sie diese in ihre tägliche Arbeit integrieren können. Durch die Partnerschaft mit einem Unternehmen wie Marubeni Citizen-Cincom können sie von einem Bearbeitungskomplex profitieren, der für ein breites Anwendungsspektrum genutzt werden kann.

Fertigungsunternehmen haben stark von der internen Lasermarkierung zur Rückverfolgbarkeit und Kennzeichnung von Teilen profitiert. Da sich die Branche weiterentwickelt, ist es für Hersteller nur natürlich, nach Weiterentwicklungen zu suchen, die ihre Produktionsprozesse weiter optimieren.

„Es besteht ein wachsender Bedarf an visuell unterstützter Markierung, um Teile nach der Verarbeitung zu lokalisieren und zu prüfen“, sagte Clinton Coleman, TruMark-Produktmanager von Trumpf Inc. „Durch den Einsatz von Bildverarbeitungssystemen können Hersteller die Kosten für teure Vorrichtungen senken und Prozesse automatisieren, wodurch Bedienerfehler reduziert werden.“

Mit dem Bildprozessor VisionLine von Trumpf können Hersteller komplexe Teilegeometrien 360° erfassen. Darüber hinaus kann VisionLine 1D- und 2D-Barcodes sowie OCR-Schriftarten lesen und auswerten. Dies ermöglicht eine vollständige Rückverfolgbarkeit der Teile sowie eine Inline-Qualitätsprüfung.

Insbesondere im medizinischen Bereich gibt es aufgrund der strengen Standards der US-amerikanischen Food and Drug Administration eine wachsende Zahl von Kennzeichnungsanforderungen. Dies hat dazu geführt, dass komplexe Teilegeometrien markiert werden müssen.

„Mit einem herkömmlichen Laserbeschrifter, der eine 2D-CAD-Software verwendet, ist das Programmieren einer Markierung um eine komplexe 3D-Geometrie äußerst kompliziert und zeitaufwändig“, behauptete Coleman und verwies auf „die Änderung des Fokus im gesamten Teil, die sich auf die Punktgröße auswirkt, und auch auf den Versuch, dies zu tun.“ Kompensieren Sie Verzerrungen, die auf einer gekrümmten oder geneigten Oberfläche auftreten würden.

Das in Farmington (Connecticut) ansässige Unternehmen Trumpf hat eine Lösung für dieses Problem gefunden und kürzlich sein Lasermarkierungssystem TruMark 6030 vorgestellt. Der Laser läuft mit einem vollständigen 3D-CAD-Editor namens TruTops Mark 3D. Mit der Software kann der Programmierer ein 3D-Modell eines Teils importieren und ein 2D-Bild darum herum projizieren. Automatische Kompensation von Fokusänderungen und Verzerrungen, die sonst bei einer herkömmlichen Markierungssoftware auftreten würden. Es ist sogar möglich, ein zylindrisches Teil bis zu 160° zu bearbeiten, ohne es drehen zu müssen.

Die 3D-Software ist nicht das einzige wesentliche Feature des TruMark 6030.

Hervorragende Strahlqualität gepaart mit hoher Durchschnittsleistung und Pulsenergie verkürzen die Prozesszeiten um bis zu 25 Prozent, so das Unternehmen. Stark reflektierende Materialien wie Messing, Kupfer und Aluminium können mit hohem Kontrast und hoher Geschwindigkeit markiert werden.

ABS, POM, PC, PEEK, PA und viele weitere Kunststoffe können auf dem TruMark 6030 aufgrund des innovativen Designs der Laserleistungsregelung in guter Qualität markiert werden. Mithilfe eines externen Modulators lässt sich die Leistung linear zwischen 1 und 100 Prozent skalieren. Dadurch kann der Bediener den Wärmeeintrag in den Kunststoff fein abstimmen, um jedes Mal das perfekte Markierungsergebnis zu erzielen.

Es liegt auf der Hand, dass das Laserschneiden und -markieren zahlreiche Vorteile für Unternehmen in den unterschiedlichsten Branchen bietet. Von der Automobil- bis zur Luft- und Raumfahrtindustrie werden Laser entwickelt, um die Fertigung zu vereinfachen, ohne unnötigen Abfall, Materialeinbußen oder langsame Durchlaufzeiten befürchten zu müssen, ganz zu schweigen von der Vielseitigkeit und der Reduzierung des Energieverbrauchs, der für den Betrieb dieser Werkzeuge erforderlich ist. Vor diesem Hintergrund erfolgt die Laserbearbeitung Die Entwicklung ist in vollem Gange, und es ist nicht damit zu rechnen, dass sie in absehbarer Zeit nachlassen wird, wenn sich die Unternehmen mit der Technologie vertraut machen und sie für breitere Anwendungen einsetzen.

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