Marcatura laser di parti macchina in acciaio inossidabile
In molti settori industriali è essenziale contrassegnare i componenti delle macchine con i numeri di articolo e, in alcuni casi, con il tipo di materiale utilizzato o con l'identificatore del lotto del prodotto. Ciò è essenziale soprattutto per i componenti dei sistemi idraulici o della produzione chimica prodotti da Tradeko, s. r. o. di Pelhřimov, Repubblica Ceca. Per migliorare l'efficienza della produzione, Tradeko ha recentemente acquistato la stazione di marcatura laser LC 3000 di Panasonic Industry.
Tradeko, azienda con sede a Pelhřimov, è nota per la produzione di resistenze elettriche per radiatori da bagno. La maggior parte del suo fatturato è tuttavia generato attualmente dalla produzione di parti di macchine lavorate da acciai resistenti alla corrosione. L'azienda vanta un moderno impianto di lavorazione, che comprende centri di tornitura con mandrini di fresatura per componenti di diametro compreso tra 5 e 150 mm. La maggior parte di questi pezzi è realizzata in acciaio 1.4571 (316Ti), adatto ai sistemi idraulici e all'industria chimica. Per la produzione di componenti destinati ai cantieri navali vengono utilizzate leghe speciali adatte all'ambiente marino.
Tutti i componenti fabbricati devono essere marcati singolarmente per specificare il tipo, il produttore e il materiale. I componenti per i sistemi a pressione richiedono inoltre la marcatura del numero di fusione del materiale. L'Ing. Zdeněk Lapáček, amministratore delegato di Tradeko, spiega: "Circa l'80% dei pezzi che produciamo deve essere identificato chiaramente. Le richieste di marcatura sono in continuo aumento, in base alle normative, agli standard e alle esigenze dei clienti. La marcatura su pezzi piccoli, con diametri inferiori a 10 mm e lunghezze inferiori a 15 mm, può essere molto complessa. Questo è uno dei motivi per cui abbiamo deciso di adottare la marcatura laser: è la soluzione migliore".
La marcatura viene eseguita con caratteri alfanumerici per garantirne una facile leggibilità a occhio nudo (o sotto ingrandimento), come si vede nelle immagini.
In precedenza Tradeko utilizzava dispositivi a microimpatto per la marcatura. Questo metodo prevede la creazione di piccoli incavi sulla superficie del materiale per formare i caratteri desiderati. Lo svantaggio principale di questo metodo è la sua lunga durata. Ogni pezzo andava fissato alla macchina e ruotato manualmente durante il processo di marcatura, soprattutto quando si trattava di marcare su varie superfici di materiali esagonali o cilindrici.
Per aumentare la produttività, Tradeko ha scelto di investire nella stazione di marcatura laser LC 3000.
Stazione di lavoro per la marcatura laser LC 3000
La stazione di lavoro per la marcatura laser LC 3000 è una stazione di lavoro integrata che non si limita ad eseguire il processo di marcatura, ma garantisce anche la sicurezza della procedura quando si lavora con radiazioni laser potenzialmente pericolose.
Queste stazioni sono particolarmente adatte alle piccole e medie imprese che producono un'ampia gamma di componenti in piccoli lotti. Panasonic Industry offre diverse varianti con teste laser e configurazioni differenti, che consentono di personalizzare la marcatura di specifici prodotti in plastica o metallo.
Sono disponibili tre opzioni di configurazione fondamentali. La prima comprende movimenti a tre assi servomotorizzati, con un asse X di 500 mm, un asse Y di 430 mm e un asse Z di 350 mm. La seconda opzione include un asse rotante e la terza prevede una tavola girevole indexata con un diametro di 650 mm.
Oltre al sistema di marcatura laser, alla piastra di bloccaggio e agli azionamenti, la stazione di lavoro LC 3000 comprende una cabina di sicurezza con porte servoassistite, un'unità di aspirazione ad alte prestazioni, un'illuminazione interna, un controllore logico programmabile e un computer industriale con le applicazioni software necessarie per la marcatura.
La scelta del sistema laser dipende dal materiale e dalla geometria della marcatura. Può trattarsi di un laser a fibra (FAYb) per la marcatura di plastica e metalli o di un laser CO2 per i materiali organici. Panasonic Industry offre un'ampia gamma di sistemi di marcatura laser, da 10 a 100 W, con un'area di marcatura fino a 330 × 330 mm.
Una stazione completa riduce i costi e i tempi di messa in servizio
Perché Tradeko ha scelto la stazione Panasonic Industry per la marcatura laser? Zdeněk Lapáček spiega: "Uno dei vantaggi significativi riscontrati risiede nel fatto che Panasonic Industry fornisce una stazione di lavoro completa, che include funzioni di sicurezza, un'unità di aspirazione e un computer industriale per la programmazione del processo di marcatura. Abbiamo ricevuto offerte dalla concorrenza, ma veniva proposto solo il laser. Avremmo dovuto progettare e costruire il resto della stazione di lavoro o trovare un'altra azienda che se ne occupasse, con un conseguente aumento dei costi e un prolungarsi dei tempi di messa in servizio. È sufficiente configurare la stazione di lavoro LC 3000 in base al tipo di pezzi da marcare e verrà consegnata al cliente in forma completa. Kipex, l'azienda che ci ha supportato nel configurare la stazione, ha fornito formazione e consulenza e ora si occupa dell'assistenza. L'unica elemento da noi aggiunto è stato un comando a pedale, che i nostri operatori conoscevano già grazie alle stazioni a microimpatto".
Marcatura 2D vs. marcatura 3D
La stazione di lavoro LC 3000 di Tradeko è dotata di un sistema di marcatura laser 3D che utilizza un laser in fibra (FAYb LP-Z250). Si tratta di un sistema di marcatura laser 3D che permette di marcare su superfici inclinate, convesse e concave in un intervallo di altezza di 50 mm grazie al controllo dell'asse Z. All'interno di questo intervallo, la dimensione dello spot del laser rimane stabile, garantendo una marcatura costante e di alta qualità. Unito ad un'ampia area di lavoro (120 × 120 mm), ciò consente la marcatura di forme complesse senza perdite di qualità sui bordi.
Secondo Zdeněk Lapáček, la capacità di marcatura 3D è fondamentale per questa applicazione: "Con sistemi 2D più semplici avremmo dovuto marcare ogni componente singolarmente. Rispetto alla marcatura a microimpatto, questo non ci avrebbe fatto risparmiare tempo, anzi, si sarebbe verificato tutto il contrario".
Tradeko marca i pezzi utilizzando l'incisione laser. Sebbene il laser possa anche marcare la superficie tramite annealing dell'acciaio, cambiandone il colore senza rimuovere il materiale, questo approccio non era adatto a questa applicazione. Negli ambienti difficili in cui questi pezzi vengono spesso utilizzati, la marcatura potrebbe diventare presto illeggibile a causa dell'usura.
Tuttavia, l'incisione presenta un inconveniente: il materiale rimosso dal pezzo marcato si disperde nell'ambiente e può accumularsi sulla lente del laser. Questo riduce la qualità della marcatura e richiede una pulizia regolare della lente. Per ridurre quanto più possibile questo inconveniente, la stazione di lavoro LC 3000 è dotata di un potente sistema di aspirazione. Utilizza principalmente l'unità LFE-275 con una portata nominale di 80 m3/h a 1.900 Pa, oppure, in opzione, unità esterne più potenti. Oltre a rimuovere i residui dall'area di lavoro, l'unità impedisce la dispersione del materiale nell'ambiente circostante. Di conseguenza, l'unico elemento che deve essere pulito dopo ogni marcatura è la superficie dei pezzi marcati, che può presentare leggeri depositi intorno all'area di marcatura.
La programmazione semplificata semplifica l'utilizzo nella produzione di piccoli lotti
Inizialmente Zdeněk Lapáček era preoccupato per il tempo che avrebbero richiesto l'installazione, la regolazione e la programmazione della stazione laser. La programmazione della marcatura 3D è più complessa di quella 2D, quindi voleva preparare i programmi in anticipo sulla base dei disegni CAD. Nonostante il supporto dato dal software, ciò si è rivelato inutile. L'ingegnere spiega: "Ero preoccupato di investire più tempo per la regolazione che per la marcatura. Volevo che i nostri programmi di marcatura fossero pronti in anticipo per risparmiare tempo. Tuttavia i miei colleghi, che hanno imparato a lavorare con il software, mi hanno convinto che la creazione di programmi di marcatura è talmente facile e veloce da non richiedere preparazione. Si tratta essenzialmente di acquisire dimestichezza con il software installato sul computer industriale. Permette di impostare tutto il necessario: il contenuto della marcatura, la posizione, l'angolo o il raggio della superficie di marcatura e molti altri parametri. Tutto qui. Dopo una breve formazione, la configurazione è rapida".
Sul computer industriale, parte integrante della stazione di lavoro LC 3000, è installato il software Laser Marker NAVI Plus. Mette a disposizione un'interfaccia intuitiva che semplifica la configurazione della marcatura e facilita la pianificazione e la creazione del layout. Il software consente inoltre di monitorare il funzionamento del sistema, controllare i registri degli errori e monitorare gli stati di ingresso e uscita. Le applicazioni di conversione dei dati del logo e di modifica dei dati del logo sono progettate per il lavoro grafico.
Ritorno dell'investimento
Attualmente, Tradeko si occupa d marcare fino a 5.000 pezzi lavorati al giorno. Per farlo utilizza una stazione di marcatura laser LC 3000 e due delle quattro stazioni di marcatura a microimpatto semiautomatiche. La marcatura a microimpatto si utilizza principalmente come opzione di riserva o quando la marcatura laser non è adatta, ad esempio quando il cliente applica un rivestimento per il quale la marcatura laser è troppo superficiale e non sarebbe leggibile.
Alla domanda sul ritorno dell'investimento per la stazione LC 3000, Zdeněk Lapáček risponde: "La stazione di marcatura laser 3D costa quasi dieci volte di più della stazione a microimpatto, quindi l'investimento deve essere ponderato. Calcolare l'esatto ritorno è complesso per noi perché la nostra produzione è molto diversificata e la marcatura laser non viene utilizzata per tutti i pezzi. Tuttavia, ritengo che l'investimento si ripagherà entro cinque anni. Il grande vantaggio della marcatura laser 3D è dato dalla possibilità di marcare molti pezzi contemporaneamente, aumentando in modo significativo la produttività. Senza questa capacità, la marcatura laser sarebbe una vera sfida per noi". L'ingegnere apprezza inoltre molto la collaborazione con Kipex, che ha assistito Tradeko nella messa in funzione della stazione, nella formazione degli operatori e che ora si occupa dell'assistenza.
(Si ringraziano l'Ing. Zdeněk Lapáček, amministratore delegato di Tradeko, s. r. o., e l'Ing. Stanislav Hanka di Kipex s. r. o. per le informazioni fornite).
Petr Bartošík, adattamento dalla rivista Automa, 5/2023.
