Laserkennzeichnung spielt im Fertigungsprozess von Kunststoffbauteilen für die Automobilindustrie eine zentrale Rolle. Auf dem VDI-Kongress „Kunststoffe im Automobilbau“ zeigte Foba, Anbieter von Lasermarkiersystemen, wie Hersteller von Automobilbauteilen durch Laserbeschriftungsgeräte mit integriertem Vision-System von gesteigerter Produktqualität und höherer Wirtschaftlichkeit profitieren können. Die Hahn Automation GmbH hat bereits ein Lasermarkiersystem und einen QR-Code-Leser von Keyence in einer vollautomatischen Montageanlage für Turbolader installiert, um die Rückverfolgbarkeit der Motorkomponenten zu verbessern.
Der Autor: Dieser Beitrag wurde aus Unterlagen von Keyence und Foba erstellt von Tobias Meyer, freier Mitarbeiter der AutomobilKonstruktion
Schalter und Blenden für den Automobilinnenraum werden mittels Laserlackabtrag im Tag/Nacht-Design gestaltet, sicherheitsrelevante Bauteile sind durch lasermarkierte Codes lückenlos rückverfolgbar: Die Anwendungsmöglichkeiten von Lasertechnologie für die Produktkennzeichnung im Automobilbau reichen von dekorativer Gestaltung wie Tag/Nacht-Design, individuelle Grafiken, Logos oder Schriftzüge über Markierungen, die zum Schutz gegen Fälschungen oder als technische Hinweise für die Montage dienen, bis hin zur Kennzeichnung von 1D/2D-Codes zur Rückverfolgung.
Vor- und nachgeschaltete Prüfverfahren
Aber nur mit dauerhaft lesbaren Markierungen werden Produkte sicher rückverfolgt, nur mit korrekt aufgebrachten Markierungen kann die Produktqualität gewährleistet, Ausschuss vermieden und die Effizienz im Produktionsprozess gesteigert werden. Für diese Herausforderungen der Produktkennzeichnung soll vision-basierte Lasertechnologie, wie sie zum Beispiel Foba anbietet, die optimale Lösung sein. Der Hersteller von Lasermarkiersystemen hat den bildgebenden Markierprozess Help (Holistic Enhanced Laser Process) entwickelt, mit dem höchste Prozessstabilität und fehlerfreie Kennzeichnungen (Zero Defect) erreicht werden soll. Direkt in die Markiersysteme von Foba integriert, unterstützt das IMP (Intelligente Markierpositionierung) die sichere Produktkennzeichnung mittels vor- und nachgeschalteter optischer Prüfverfahren in einem geschlossenen, dreistufigen Markierprozess:
- Vorabprüfung: Bauteil-Validierung, Prüfung vor der Markierung, automatische Markierausrichtung
- Lasermarkierung
- Nachprüfung: Markierüberprüfung, optische Zeichenerkennung (Optical Character Verification OCV), 2D-Code-Validierung /-Rücklesung
Die Vorabprüfung bietet laut Foba zum Beispiel Vorteile, wenn mehrere Bauteile gleichzeitig zur Kennzeichnung im Laserbeschriftungsgerät platziert werden: IMP erkennt automatisch die jeweilige Ausrichtung und ggf. auch die jeweilige Größe der einzelnen Bauteile und markiert jedes Bauteil exakt an der dafür vorgesehenen Stelle. Für den Produktionsprozess bedeutet das: Mehr Effizienz, weniger Ausschuss. Nach der Kennzeichnung wird die Qualität der Markierung automatisch geprüft, so dass nur einwandfrei markierte Bauteile weiter verarbeitet werden. Die Option der Code-Rücklesung ist vor allem für die einfache Dokumentation von Produktzyklen und für die zuverlässige und schnelle Identifikation von Produkten von hoher Bedeutung – entscheidend im Fall von Produktrückrufen.
Wissen, wo der Turbo herkommt
Die Hahn Automation GmbH in Rheinböllen entwickelt und fertigt vollautomatisierte Montage- und Prüfanlagen für Präzisionskomponenten, die u.a. in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Laut Hahn wünschten sich die Anwender häufig komplexe Anlagen, die Montage- und Prüfaufgaben auf kompaktem Raum integrieren. Dafür habe man das MasterCell-Konzept entwickelt, das einen modularen Aufbau der Anlagen gewährleistet. Im Rahmen dieses Konzeptes hat Hahn für einen Hersteller von Kfz-Motorkomponenten eine vollautomatische Produktionslinie zur Endmontage von Turboladern realisiert.
Die Lader bestehen aus drei Hauptbaugruppen: Turbinengehäuse mit Krümmer, Rumpfgruppe und Verdichtergehäuse sowie einigen Anbauteilen etwa dem Aktuator. In den Stationen der Produktionsanlage von Hahn werden die Turbinengehäuse mit dem Krümmer, die Rumpfgruppe und der Aktuator zusammengeführt, ausgerichtet, montiert, per Laserschweißen verbunden, eingestellt und geprüft. Im Anschluss an die Montage kennzeichnet ein Keyence-Lasermarkiersystem vom Typ MDV9900A die fertigen Baugruppen mit einem QR-Code. Das Markiersystem bringe laut Hersteller auch auf geneigten oder gewölbten Oberflächen perfekt lesbare Kennzeichnungen auf.
Dabei kommt ein spezielles Linsensystem zum Einsatz. In Verbindung mit einer hochgenauen dreiachsigen Positioniereinheit gewährleistet es, dass auch auf Zylindern, Kegeln und anderen 3D-Formen alle Zeichen ohne Verzerrung dargestellt werden. Den Laserstrahl erzeugt ein leistungsstarker YV04-Laserkristall. Die von der Maschinensteuerung generierten Codes werden in einer Datenbank abgelegt.
Kennzeichnen und Gegenlesen
Im nächsten Schritt werden die soeben aufgebrachten Markierungen von einem QR Code-Leser gegengelesen. Florian Köser, Leiter Marketing bei Hahn: „Damit stellen wir sicher, dass die Beschriftungsqualität stimmt und der Code alle gewünschten und dokumentierten Informationen enthält.“ Für diese Aufgabe verwendet Hahn ein Keyence-Gerät vom Typ SR-D 100, das sich durch hohe Lesegeschwindigkeit auch bei widrigen Umgebungsbedingungen auszeichnen soll. Dafür sorgt eine hochauflösende LED in Kombination mit einem neuen Lesealgorithmus und einer Auswerteeinheit mit DualCore-Prozessor.
Ziel: Rückverfolgbarkeit
Mit dem QR-Code stellt der Turboladerhersteller die vollständige Rückverfolgbarkeit der gefertigten Bauteile sicher. Florian Köser: „Die Turbolader können einzelnen Produktionschargen zugeordnet werden – das ist etwa für die Gewährleistung wichtig. Diese Anforderung stellen immer mehr Kunden in der Automobilindustrie.“ Bei der Auswahl von Kennzeichungs- und Lesegerät waren nach Angaben von Hahn drei Faktoren maßgeblich: Zykluszeit, Markierqualität und Integrationsfähigkeit. Auch die Kosten spielten natürlich eine Rolle. Bevor die Entscheidung für Keyence fiel, prüften die Verantwortlichen in Vorversuchen auch Geräte von anderen Herstellern.
Die Keyence-Geräte bewähren sich bereits im Einsatz. Florian Köser: „Wir sind mit den Geräten rundum zufrieden. Die Integration in unsere Montage- und Prüfanlagen ist sehr einfach und die Ergebnisse sind sehr gut.“
Foba (Alltec GmbH), Selmsdorf,
Keyence Deutschland GmbH, Neu-Isenburg, www.keyence.de
Hahn Automation GmbH, Rheinböllen,
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