Znakowanie laserowe części maszyn ze stali nierdzewnej
W wielu branżach niezbędne jest oznaczanie części maszyn numerami pozycji, a w niektórych przypadkach także znakiem rodzaju użytego materiału lub identyfikatorem partii produktu. Jest to szczególnie istotne w przypadku komponentów systemów hydraulicznych czy komponentów używanych w produkcji w przemyśle chemicznym, jakie produkuje firma Tradeko, s. r. o. z Pelhřimova w Czechach. W celu zwiększenia wydajności produkcji, firma Tradeko niedawno nabyło stację znakowania laserowego LC 3000 od Panasonic Industry.
Tradeko, z siedzibą w Pelhřimovie, to firma powszechnie znana z produkcji elektrycznych elementów grzejnych do grzejników łazienkowych. Jednak większość obrotów firmy generuje obecnie produkcja części maszyn ze stali odpornych na korozję poddawanych obróbce skrawaniem. Firma może pochwalić się nowoczesnym obiektem do obróbki skrawaniem z centrami tokarskimi z wrzecionami frezującymi dla komponentów o średnicy od 5 do 150 mm. Większość z tych części wykonana jest ze stali 1.4571 (316Ti), odpowiedniej do systemów hydraulicznych i przemysłu chemicznego. Specjalne stopy okrętowe wykorzystuje się do produkcji komponentów dla sektora stoczniowego.
Wszystkie wyprodukowane części muszą być indywidualnie oznaczone w celu określenia ich zastosowania, producenta i materiału. Komponenty do systemów ciśnieniowych wymagają również oznaczenia numerem stopu materiału. Inżynier Zdeněk Lapáček, dyrektor zarządzający Tradeko, wyjaśnia: „Około 80% produkowanych przez nas części wymaga wyraźnej identyfikacji. W wyniku przepisów, norm i wymogów klientów, rosną wymagania dotyczące znakowania. Znakowanie małych części o średnicy poniżej 10 mm i długości poniżej 15 mm może stanowić wyzwanie. Jest to jeden z powodów, dla których zdecydowaliśmy się na znakowanie laserowe; nie ma wielu rozsądnych alternatyw”.
Znakuje się za pomocą znaków alfanumerycznych, aby zapewnić czytelność gołym okiem (lub pod powiększeniem), jak widać na zdjęciach.
Firma Tradeko wcześniej używała znakowarek mikroudarowych. Znakowanie tymi urządzeniami polega na tworzeniu małych wgłębień na powierzchni materiału w celu utworzenia potrzebnych znaków. Podstawową wadą tej metody jest jej czasochłonność. Każdą część trzeba zacisnąć w maszynie i ręcznie obracać podczas znakowania, szczególnie w przypadku znakowania na różnych powierzchniach materiałów sześciokątnych lub cylindrycznych.
Aby zwiększyć produktywność, firma Tradeko zdecydowała się zainwestować w stację znakowania laserowego LC 3000.
Stacja robocza do znakowania laserowego LC 3000
Stacja robocza do znakowania laserowego LC 3000 to zintegrowana stacja robocza, która nie tylko przeprowadza znakowanie, ale także zapewnia bezpieczeństwo procedury podczas pracy z potencjalnie niebezpiecznym promieniowaniem laserowym.
Stacje te są szczególnie dobrym wyborem dla małych i średnich przedsiębiorstw, które wytwarzają szeroką gamę produktów w małych partiach. Panasonic Industry oferuje kilka wariantów z różnymi głowicami laserowymi i konfiguracjami, co umożliwia dostosowanie do znakowania określonych produktów z tworzyw sztucznych lub metalu.
Dostępne są trzy podstawowe opcje konfiguracji. Pierwsza z nich oferuje ruch w trzech osiach napędzany serwomotorami, z osią X 500 mm, osią Y 430 mm i osią Z 350 mm. Druga opcja zawiera oś obrotową, a trzecia – obrotowy stół indeksujący o średnicy 650 mm.
Oprócz systemu znakowania laserowego, płyty zaciskowej i napędów, stacja robocza LC 3000 zawiera kabinę bezpieczeństwa z drzwiami z serwonapędem, wysokowydajny system odciągu oparów, oświetlenie wewnętrzne, programowalny sterownik logiczny i komputer przemysłowy z niezbędnym oprogramowaniem do znakowania.
Wybór systemu laserowego zależy od materiału i geometrii znakowania. Może to być laser światłowodowy (FAYb) do znakowania tworzyw sztucznych i metali lub laser CO2 do materiałów organicznych. Panasonic Industry oferuje szeroką gamę systemów znakowania laserowego o mocy od 10 do 100 W i obszarze znakowania do 330 × 330 mm.
Kompleksowa stacja redukuje koszty i przyspiesza rozruch
Dlaczego firma Tradeko wybrała stację Panasonic Industry do znakowania laserowego? Zdeněk Lapáček wyjaśnia: „Istotną korzyścią dla nas jest to, że Panasonic Industry oferuje kompletną stację roboczą, w tym funkcje bezpieczeństwa, system odciągu oparów i komputer przemysłowy do programowania znakowania. Otrzymaliśmy oferty od konkurencji, ale obejmowały one tylko sam laser. Musielibyśmy zaprojektować i zbudować resztę stacji roboczej lub znaleźć inną firmę, która by to zrobiła, co zwiększyłoby koszty i opóźniłoby rozruch. Stację roboczą LC 3000 wystarczy skonfigurować w oparciu o typ części, które chcemy znakować, i jest ona dostarczana do klienta jako całość. Kipex, firma, która pomogła nam skonfigurować stację, zapewniła szkolenia i konsultacje, a teraz zapewnia serwis. Jedyną rzeczą, którą dodaliśmy, było sterowanie pedałem nożnym, które nasi operatorzy znali już ze stacji mikroudarowych”.
Znakowanie 2D a znakowanie 3D
Stacja robocza LC 3000 w Tradeko jest wyposażona w system znakowania laserowego 3D wykorzystujący laser światłowodowy (FAYb LP-Z250). Jest to system znakowania laserowego 3D, który umożliwia znakowanie na pochyłych, wypukłych i wklęsłych powierzchniach w zakresie wysokości 50 mm dzięki kontroli osi Z. W tym zakresie rozmiar plamki lasera pozostaje stabilny, zapewniając spójne znakowanie o wysokiej jakości. W połączeniu z dużym obszarem roboczym (120 × 120 mm) umożliwia to znakowanie złożonych kształtów bez utraty jakości znakowania na krawędziach.
Według Zdeněka Lapáčka, możliwość znakowania 3D ma kluczowe znaczenie dla tego zastosowania: „W przypadku prostszych systemów 2D musielibyśmy oznaczać każdy komponent osobno. W porównaniu do znakowania mikroudarowego, nie zaoszczędziłoby nam to czasu – wręcz przeciwnie”.
Tradeko znakuje części za pomocą grawerowania laserowego. Chociaż lasery mogą również znakować poprzez wyżarzanie powierzchni stali, zmieniając jej kolor bez usuwania materiału, podejście to nie było odpowiednie dla tego zastosowania. W trudnych warunkach, w których części te są często używane, oznaczenie może szybko stać się nieczytelne z powodu zużycia.
Grawerowanie ma jednak pewną wadę: materiał usunięty ze znakowanej części rozprasza się w otoczeniu i może gromadzić się na soczewce lasera. Zmniejsza to jakość znakowania i powoduje, że soczewka wymaga regularnego czyszczenia. Aby zminimalizować ten efekt, stacja robocza LC 3000 jest wyposażona w wydajny system odciągu oparów. Wykorzystuje on głównie jednostkę LFE-275 o nominalnym przepływie 80 m3/h przy 1900 Pa lub opcjonalnie jednostki zewnętrzne o większej mocy. Oprócz usuwania pozostałości z obszaru roboczego, jednostka ta zapobiega również rozpraszaniu się materiału w otaczającym środowisku. W rezultacie jedyną rzeczą, która wymaga czyszczenia po każdym znakowaniu, jest powierzchnia znakowanych części, gdzie niewielkie osady mogą gromadzić się wokół obszaru znakowania.
Uproszczone programowanie ułatwia użytkowanie w produkcji małoseryjnej
Zdeněk Lapáček początkowo obawiał się, że konfiguracja, regulacja i programowanie stacji laserowej zajmą dużo czasu. Programowanie znakowania 3D jest bardziej złożone niż w przypadku znakowania 2D, więc chciał mieć możliwość wcześniejszego przygotowania programów na podstawie rysunków CAD. Choć oprogramowanie je obsługuje, okazało się to zbędne. Jak wyjaśnia: „Obawiałem się, że konfiguracja zajmie więcej czasu niż znakowanie. Chciałem, aby nasze programy znakowania były gotowe z wyprzedzeniem, aby zaoszczędzić czas. Jednak moi koledzy, którzy nauczyli się pracować z oprogramowaniem, przekonali mnie, że tworzenie programów do znakowania jest tak łatwe i szybkie, że nie wymaga żadnych przygotowań. Zasadniczo trzeba uzyskać biegłość w posługiwaniu się oprogramowaniem zainstalowanym na komputerze przemysłowym. Umożliwia to ustawienie wszystkiego, co niezbędne: treści znakowania, lokalizacji, kąta lub promienia powierzchni znakowania oraz kilku innych parametrów. To wszystko. Po krótkim szkoleniu konfiguracja zajmuje niewiele czasu”.
Na komputerze przemysłowym, będącym integralną częścią stacji roboczej LC 3000, zainstalowane jest oprogramowanie Laser Marker NAVI Plus. Ma ono przyjazny dla użytkownika interfejs, który upraszcza konfigurację znakowania oraz ułatwia planowanie i tworzenie układów. Oprogramowanie umożliwia również monitorowanie działania systemu, sprawdzanie dzienników błędów oraz monitorowanie stanu wejścia i wyjścia. Do pracy nad grafiką przeznaczone są aplikacje Logo Data Conversion i Logo Data Editing.
Zwrot z inwestycji
Obecnie Tradeko znakuje do 5000 obrabianych części dziennie. W tym celu firma używa jednej stacji znakowania laserowego LC 3000 i dwóch z czterech półautomatycznych stacji znakowania mikroudarowego. Znakowanie mikroudarowe jest stosowane głównie jako opcja zapasowa lub gdy znakowanie laserowe nie jest odpowiednim wyborem – na przykład, gdy klient nakłada powłokę, dla której znakowanie laserowe jest zbyt płytkie i nie byłoby czytelne.
Zapytany o zwrot z inwestycji w stację LC 3000, Zdeněk Lapáček odpowiedział: „Stacja znakowania laserowego 3D kosztuje prawie dziesięć razy więcej niż stacja mikroudarowa, więc inwestycję trzeba dobrze przemyśleć. Obliczenie dokładnego zwrotu jest dla nas wyzwaniem, ponieważ nasza produkcja jest bardzo zróżnicowana, a znakowania laserowego nie wykorzystujemy do wszystkich części. Szacuję jednak, że inwestycja zwróci się w ciągu pięciu lat. Istotną zaletą znakowania laserowego 3D jest możliwość znakowania wielu części jednocześnie, co znacznie zwiększa produktywność. Bez tej możliwości znakowanie laserowe byłoby dla nas wyzwaniem”. Bardzo ceni sobie również współpracę z firmą Kipex, która pomogła Tradeko w rozruchu oraz szkoleniu operatorów, a teraz zapewnia serwis.
(Podziękowania dla inż. Zdeněka Lapáčeka, dyrektora zarządzającego Tradeko, s. r. o., oraz inż. Stanislava Hanka z Kipex s. r. o. za przekazane informacje)
Petr Bartošík, na podstawie magazynu Automa, 5/2023.
