Automobile in der Produktionslinie 24/7 verschleißfrei markieren

Da die VIN-Nummer das individuelle Fahrzeug kennzeichnet, muss sie dauerhaft und unveränderbar angebracht werden. Immer härtere Stähle und alternative Materialien wie z.B. Carbon oder verschiedene Kunststoffe stellen jedoch eine Herausforderung für die Kennzeichnung dar. Wurden zu Beginn der Kfz-Produktion noch Schlagzahlen und -buchstaben eingesetzt, so bieten moderne Lasersysteme heute eine schnellere, verschleißfreie und flexible Alternative. Ein speziell konfigurierter Beschriftungslaser wie der „VIN Marker“ von Trotec Laser soll nun neue Maßstäbe bei Flexibilität und Systemeinbindung setzen. Die berührungslose Kennzeichnung eignet sich sowohl für die Markierung von Fahrgestellen als auch zur Kennzeichnung einzelner Bauteile wie Türen, Kotflügel oder Fahrwerksteile. Auch Komponenten für die elektrische Ausstattung moderner E-Fahrzeuge können mit einbezogen werden. Als Standardsystem kann der Integrator den VIN Marker im Gegensatz zu anderen Geräten ohne individuelle Anpassung leicht in jede Fertigungslinie einbinden.

Moderne, berührungslose Markiertechnik

Der VIN Marker arbeitet mit Laserstrahlen, die den Werkstoff verdampfen. Gemeinsam mit einem namhaften Automobilhersteller hat der Laserspezialist aus Ismaning das berührungslose Verfahren unter Praxisbedingungen entwickelt und in der Serie getestet. Dabei werden Gravurtiefen von 0,2 bis 0,3 Millimetern bei heute üblichen Blechen ohne Randaufwurf realisiert. Das Verfahren ermöglicht beliebige und „gestochen scharfe“ Zeichen auch auf gebogenen Flächen. Das neue Werkzeug erfüllt alle Industrieanforderungen an ein zuverlässiges Kennzeichnen in der Produktionslinie ohne zeit- und kostenintensive Unterbrechungen – so entfällt zum Beispiel das Ausschleusen komplett. Ein Zerkratzen von Bauteilen sowie ein Verwischen der Beschriftung sind verfahrenstechnisch ausgeschlossen. Für eine Standardmarkierung mit SH 7mm DIN1451 17 Zeichen + 2 Sonderzeichen benötigt der neue Laserbeschrifter maximal 15 Sekunden. Das mechanische Pendant braucht nicht nur einige Zeit länger, sondern stößt auch, je nach zu bearbeitendem Werkstoff, an seine technischen Grenzen.

Eine der großen Stärken des Laser-Verfahrens liegt in der Flexibilität bezüglich der verwendeten Materialien. Bei üblichen Nadelmarkierern erzeugt das Aufschlagen einer Schreibspitze auf die Oberfläche der Teile die Markierungen. Diese sind zwar grundsätzlich beständig, haben jedoch einen niedrigeren Kontrast, sind wenig resistent gegenüber Oberflächenbehandlungen und nur für duktile Werkstoffe geeignet. Auch Ritzmarkierer arbeiten nur mit einer eingeschränkten Auswahl an Materialien und sind zudem durch den Verschleiß wartungsintensiv. Der Laser-Marker graviert dagegen berührungslos neben Standardblechen auch lackierte und harte Metalle wie Titan, gehärteten Stahl, Aluminiumguss, Kunststoffe oder Keramik. Er ist eine zukunftssichere Investition, da er auch künftige biokompatible Werkstoffe oder Leichtbauwerkstoffe für die E-Mobilität bearbeiten kann. Der dünne Laserstrahl erreicht dabei auch Stellen, die mit mechanischen Methoden kaum zu beschriften sind. Weil das Verfahren berührungslos arbeitet, gewährleistet es einen minimalen Materialverschleiß. Das führt zu Kosteneinsparungen, weil wiederkehrende Wartungs- oder Rüst-Kosten vermieden werden.

Leicht in die Fertigungslinie zu integrieren

Die Fahrzeugidentifikationsnummer wird stets auf dem Rahmen selbst graviert und benötigt mit der Lasertechnik keine Materialfixierung, da ohne Anpressdruck markiert wird. Der VIN Marker kann einfach an Industrierobotern, auf Manipulatoren oder Balancern (und das sogar ohne Gegenlager) montiert werden, um jede gewünschte Stelle des Fahrzeugs zu erreichen. So kann so an der optimalen Stelle im Produktionsprozess in der Fertigungslinie eingesetzt werden.

Der VIN Marker kommuniziert über Feldbussysteme wie beispielsweise Profinet. Die sicherheitsgerichtete Kommunikation läuft über eine standardisierte Profisafe-Schnittstelle. Somit sind keine zusätzlichen Displays im Produktionsverfahren notwendig. Für die Betriebssicherheit stellt Trotec das spezielle, für diese Anwendung entwickelte System „Safetycone“ zur Verfügung. Damit wird nicht nur die Laser-Sicherheit gewährleistet – es saugt gleichzeitig die entstehenden Gase und Stäube ab und sorgt damit für eine saubere und sichere Umgebung. Das erspart dem Betreiber Kosten und Platz für eine zusätzliche Laserschutz-Umhausung. Der kompakte, nur 15 Kilogramm leichte Laserkopf lässt sich einfach in die Linie integrieren. Spezielle Anpassungen durch Anlagenbauer sind nicht erforderlich.

Vorteil im Praxiseinsatz: die „Markierung 24/7“

Der VIN Marker Beschriftungslaser hat einen Leistungsbereich von 200 Watt und ist für eine 24/7 Produktion mit getakteter Fertigung ausgelegt. Das gesamte Laserpaket ist so konstruiert, dass für die Zeit von Wartungsarbeiten problemlos ein Ersatzlaser montiert werden kann, sodass die Produktion nahtlos weiterläuft. Für den Zertifizierungsprozess ist eine vollständige Einbauerklärung und Sicherheitsdokumentation inbegriffen. Bei entsprechendem Einbau gilt der VIN Marker als ein Laser der Laserklasse 1. Dadurch ist nur noch eine finale Abnahme bzw. Zertifizierung nötig.

Der Anbieter Trotec ist ein weltweit tätiges Unternehmen im Bereich der Lasertechnologie. Als Teil der TroGroup entwickelt, produziert und vermarktet der europäische Innovationsführer Lasersystemlösungen und Lasermaschinen zum Markieren, Schneiden und Gravieren von verschiedenen Materialien und Werkstoffen. Dazu gehören auch Absaugsysteme und Laser- und Gravurmaterial. Die Spezialisten bieten einen weltweiten Service mit internationalen Niederlassungen. Ein eigener Geschäftsbereich widmet sich der industriellen Beschriftung. Unterstützt werden auch individuelle Projekte, z.B. für neue Fertigungsmethoden bei der Elektromobilität. Mehr als 40.000 Systeme in 90 Ländern werden von 16 Vertriebstöchtern und rund 700 Mitarbeitenden betreut. Der Exportanteil liegt bei 97 Prozent, der Umsatz 2022 bei 161 Millionen Euro.

Die Technik: Wie funktioniert das Lasermarkieren?

Der VIN Marker arbeitet wie ein Lasergravierer: Dabei wird das Material durch den auftreffenden Laserstrahl sehr stark erhitzt. Durch die Hitzeeinwirkung verdampft und verbrennt das Material in bis zu 0,3 Millimetern Tiefe bei gängigen Karosserieblechen. Abhängig von der Einwirkzeit und dem zu markierenden Material kann zusätzlich die Farbe der Oberfläche kontrasterzeugend verändert werden. Die so erzielte vertiefte Lasergravur ist durch den Materialabtrag permanent und sehr abriebfest. Das Verfahren erlaubt hohe Präzision mit scharfen Ergebnissen selbst bei feinen Linien oder gekrümmten Oberflächen. Es arbeitet kostengünstig und nachhaltig, da es keinen Werkzeugverschleiß gibt und nahezu keine Verbrauchsmaterialien für den Laser benötigt werden.

Aufgrund der Materialunabhängigkeit und Flexibilität ist der Laser auch für Zulieferer von seriengefertigten Einzelkomponenten (wie Türen, Fahrwerks- oder Gussteilen, Batterien etc.) eine verschleißfreie Alternative zu mechanischen oder chemischen Markierungsmethoden. So lassen sich für die Qualitätssicherung alle wesentlichen Komponenten schnell und einfach dauerhaft kennzeichnen oder per Bar- oder QR-Code relevante Daten direkt auf dem Bauteil vermerken.

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