Marquage laser de composants machine en acier inoxydable
Dans de nombreuses industries, il est essentiel de marquer les références produits, ou encore le type de matériau ou le numéro de lot sur les composants machines. C’est notamment le cas pour les composants de systèmes hydrauliques ou de l’industrie chimique, fabriqués par la société Tradeko., s. r. o. à Pelhřimov en République tchèque. Pour améliorer sa productivité, Tradeko a récemment fait l’acquisition du poste de travail pour marquage laser LC 3000 de Panasonic Industry.
Tradeko, dont le siège social est à Pelhřimov, est principalement connue comme fabricant d’éléments chauffants électriques pour radiateurs de salles de bains. Cependant, la majorité de son chiffre d’affaires est actuellement généré par la fabrication de pièces de machines usinées, en acier résistant à la corrosion. L'entreprise dispose d’une installation d’usinage moderne, comprenant des centres de tournage avec broches de fraisage pour des pièces de 5 à 150 mm de diamètre. La plupart de ces pièces sont en acier 1.4571 (316Ti) adapté aux systèmes hydrauliques et à l’industrie chimique. Des alliages spéciaux de qualité marine sont utilisés pour fabriquer des composants pour le secteur de la construction navale.
Les pièces fabriquées doivent être marquées individuellement pour identifier leur type, leur fabricant et leur matériau. Dans le cas de composants pour systèmes de pression, il est également nécessaire de marquer le numéro de coulée du matériau. Selon Zdeněk Lapáček, Directeur général de Tradeko, "Environ 80% des pièces que nous fabriquons doivent pouvoir être identifiées clairement. Les exigences en matière de marquage augmentent en raison de la réglementation, des normes ainsi que des clients. Le marquage de petites pièces d’un diamètre inférieur à 10mm et d’une longueur inférieure à 15mm peut être un véritable défi. C’est l’une des raisons pour lesquelles nous avons décidé d’opter pour le marquage laser ; il existe très peu d’alternatives raisonnables."
Le marquage est réalisé avec des caractères alphanumériques parfaitement lisibles à l’œil nu (ou avec agrandissement) comme le montrent les illustrations.
Auparavant, Tradeko utilisait des machines de marquage par micro-percussions. Cette méthode consiste à déformer en creux la surface du matériau pour former les caractères souhaités. Elle a pour principal inconvénient de prendre beaucoup de temps. Chaque pièce devait être fixée dans la machine et tournée manuellement pendant le marquage, en particulier les pièces avec différentes surfaces, hexagonales ou cylindriques.
Pour améliorer sa productivité, Tradeko a décidé d’investir dans un poste de travail pour marquage laser LC 3000.
Poste de travail pour marquage laser LC 3000
Le poste de travail pour marquage laser LC 3000 est un poste de travail intégré qui permet de procéder au marquage en toute sécurité et de protéger l’opérateur des rayonnements laser potentiellement dangereux.
Ces postes de travail sont particulièrement adaptés aux petites et moyennes entreprises qui fabriquent une large gamme de produits en petits lots. Panasonic Industry propose plusieurs variantes avec différentes têtes lasers et configurations, permettant de personnaliser le marquage de produits en plastique ou métaux spécifiques.
Trois options de configuration fondamentales sont disponibles. La première inclue un contrôleur d’axes X, Y, Z avec course de 500mm pour l’axe X, 430mm pour l’axe Y et 350mm pour l’axe Z. La seconde option comprend un tour et la troisième un plateau rotatif de 650mm de diamètre.
En plus du laser de marquage, d’un système de fixation et de moteurs, le poste de travail LC 3000 est également équipé d’un meuble de protection avec portes de sécurité, un extracteur de fumées haute performance, des lumières internes, un automate programmable et un ordinateur industriel avec les applications logicielles nécessaires au marquage.
Le système laser utilisé dépend du matériau et de la géométrie du marquage. Vous avez le choix entre un laser à fibres (FAYb) pour le marquage de plastiques ou de métaux, ou un laser CO2 pour les matériaux organiques. Panasonic Industry propose une large gamme de systèmes de marquage laser avec puissances de sortie de 10 à 100W et une zone de marquage jusqu’à 330×330mm.
Un poste de travail complet réduit les coûts et le temps de mise en service
Pour quelles raisons Tradeko a-t-elle choisi le poste de travail pour marquage laser de Panasonic Industry ? Selon Zdeněk Lapáček "Le poste de travail de Panasonic Industry présente un avantage déterminant, celui d’être complet puisqu’il intègre des fonctionnalités de sécurité, un extracteur de fumées et un ordinateur industriel pour programmer le marquage. Nous avons reçu des offres de concurrents qui ne proposaient que le laser de marquage. Il aurait fallu concevoir et construire le reste du poste de travail ou trouver une autre entreprise pour le faire, ce qui aurait augmenté les coûts et le temps de mise en service. Là, il suffit de configurer le poste de travail LC 3000 en fonction du type de pièces que nous souhaitons marquer, puis le poste de travail est livré au client dans son ensemble. Kipex, la société qui nous a aidée à configurer le poste de travail a proposé des formations, une assistance et propose maintenant des services. La seule chose que nous avons ajoutée c’est une pédale de commande que nos opérateurs connaissaient déjà pour l’avoir utilisée avec les machines de marquage par micro-percussions."
Marquage 2D vs. marquage 3D
Chez Tradeko, le poste de travail LC 3000 est équipé d’un système de marquage laser à fibres 3D (FAYb LP-Z250). C’est un laser de marquage 3D qui permet de marquer des surfaces inclinées, convexes et concaves dans une plage de hauteur de 50mm, grâce au contrôle de l’axe Z. À l’intérieur de cette plage, la taille du spot laser reste stable et assure un marquage homogène et de qualité supérieure. Avec une zone de traitement étendue (120 × 120 mm), le marquage de formes complexes se fait aisément sans que la qualité du marquage des bords soit altérée.
Selon Zdeněk Lapáček, la fonction de marquage 3D est essentielle pour ce type d’application : "Avec des systèmes de marquage 2D, il aurait fallu marquer chaque composant individuellement. Par rapport au marquage par micro-percussions, nous n’aurions pas gagné de temps bien au contraire."
La gravure est la méthode utilisée par Tradeko pour marquer ses pièces. Le marquage par recuit appliqué sur la surface en acier, modifiant sa couleur sans enlever de matériau, n’était pas adapté à cette application. Dans les environnements difficiles dans lesquels ces pièces sont souvent utilisées, le marquage pourrait devenir rapidement illisible en raison de l’usure.
Cependant, la gravure présente un inconvénient : le matériau retiré de la pièce marquée se disperse dans l’environnement et peut s’accumuler sur la lentille du laser. Cela réduit la qualité du marquage et nécessite un nettoyage régulier de la lentille. Pour y remédier, le poste de travail LC 3000 est équipé d’un puissant extracteur de fumées. Il utilise le LFE-275 avec un débit nominal de 80m3/h à 1900Pa ou en option des extracteurs externes plus puissants. L’extracteur permet d’éliminer les résidus de la zone de travail mais empêche également la dispersion de matériau dans l’environnement autour du poste de travail. Par conséquent, seule la surface des pièces marquées doit être nettoyée après le marquage puisqu’un léger dépôt peut s’accumuler autour du marquage.
Programmation simplifiée facilitant son utilisation dans la fabrication en petits lots
Initialement, Zdeněk Lapáček craignait que l’installation, le réglage et la programmation du poste de travail pour marquage laser prennent du temps. Programmer un marquage 3D est plus complexe qu’un marquage 2D. Il souhaitait donc pouvoir préparer des programmes à l’avance, basés sur des dessins CAD. Bien que le logiciel le permette, cela s’est avéré inutile. Comme il l’explique : "Je craignais passer plus de temps à la configuration qu’au marquage. Je voulais que nos programmes soient prêts à l’avance pour gagner du temps. Cependant, mes collègues, qui ont appris à travailler avec le logiciel, m’ont convaincu que la création de programmes de marquage est si simple et rapide, qu’aucune préparation n’est nécessaire. Il s’agit essentiellement de maîtriser le logiciel installé sur l’ordinateur industriel. Ce logiciel permet d’entrer tous les paramètres nécessaires : le contenu du marquage, sa position, l’angle ou le rayon de la surface de marquage et d’autres paramètres. C’est tout. Après une courte formation, la configuration est très rapide."
L’ordinateur industriel intégré au poste de travail LC 3000 est équipé du logiciel Laser Marker NAVI Plus. Celui-ci est doté d’une interface intuitive qui simplifie la configuration du marquage et facilite la planification et la création de layouts. Le logiciel permet aussi de superviser le fonctionnement du système laser, de contrôler l’historique des erreurs et l’état des entrées et sorties. Les logiciels de conversion et d’édition des données de logos (Logo Data Conversion, Logo Data Editing) sont conçus pour le traitement des graphiques.
Retour sur investissement
Actuellement, 5000 pièces usinées sont marquées par jour par Tradeko. Pour cela, ils utilisent un poste de travail pour marquage laser LC 3000 et deux des quatre postes pour marquage par micro-percussions semi-automatiques. Le marquage par micro-percussions est principalement utilisé comme option de secours ou lorsque le marquage laser n’est pas adapté par exemple lorsque le client utilise un revêtement sur lequel le marquage laser serait trop superficiel et illisible.
Interrogé sur le retour sur investissement du poste de travail LC 3000, Zdeněk Lapáček a répondu : "Le poste de travail pour marquage laser 3D coûte environ dix fois plus que le poste de travail pour marquage par micro-percussions, l’investissement doit donc être mûrement réfléchi. Il est difficile de calculer exactement le retour sur investissement, car notre production est très diversifiée et le marquage laser n’est pas utilisé pour toutes les pièces. Cependant, j’estime que l’investissement sera rentabilisé d’ici cinq ans. Le marquage laser 3D présente l’avantage essentiel de pouvoir marquer de nombreuses pièces simultanément et ainsi d’augmenter considérablement la productivité. Sans cette fonctionnalité, le marquage laser aurait été un véritable défi pour nous." Il apprécie également sa collaboration avec Kipex, qui a assisté Tradeko lors de la mise en service du poste de travail, pour la formation des opérateurs et pour les services proposés.
(Remerciements à Zdeněk Lapáček, Directeur général de Tradeko, s. r. o. et Stanislav Hanka de Kipex s. r. o. pour les informations fournies)
Petr Bartošík, Adapté du magazine Automa, 5/2023.
