07.05.2014

Anspruchsvolle industrielle Kennzeichnung

Robuste Laserbeschriftung im Handumdrehen

Die rasante Entwicklung der Automatisierungstechnik in Zeiten von Industrie 4.0 stellt auch immer höhere Anforderungen an die Systemtechnik und den Maschinenbau. Dabei müssen auch Leiter, Klemmen und Anlagen zuverlässig und flexibel beschriftet werden. Zu diesem Zweck kommt jetzt das Laserbeschriftungssystem Topmark Laser auf den Markt - eine effiziente und zugleich leicht bedienbare Lösung für über 400 Materialien (Bild 1).

Autor: B.Eng. M.Litt. Sophia Bulmahn, Phoenix Contact Deutschland GmbH.


Bild 1: Industrielle Markierungen - die Beschriftung mittels Lasertechnologie bietet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Die Ansprüche an die Flexibilität und Modularität im Maschinenbau steigen stetig. Damit rückt auch die zuverlässige und dauerhafte Beschriftung von Leitern, Klemmen und Geräten immer stärker in den Fokus der Industrie. Nicht nur in der Prozessindustrie, wo die Anforderungen besonders hoch sind, sondern auch in Standard-Anwendungen werden immer häufiger laserbeschriftete Materialien gefordert - mit steigender Tendenz. Besonders die hohe Flexibilität der Laserbeschriftung, die durch die Ansteuerung aus der Software möglich wird, wie auch die hohe Qualität und Reproduzierbarkeit der Beschriftung erweisen sich dabei als vorteilhaft. Eine Beschriftung per Laser ist nicht nur langlebig und robust, sie benötigt auch keinerlei Tinte oder Verbrauchsmaterial - denn markiert wird das Material selbst (Bild 2). Anders als gelaserte Beschriftungen stoßen Druckbeschriftungen bei Normprüfungen schnell an ihre Grenzen - etwa bei der Prüfung der Abrieb- und Wischbeständigkeit nach DIN EN61010-1. Diese Prüfung ist vor allem in der Lebensmittelindustrie von Bedeutung, wo die Beschriftung durch die regelmäßige Reinigung der Produktionsanlage mit aggressiven Chemikalien einer hohen Belastung ausgesetzt ist. Bei Prüfungen der Laserbeschriftung hingegen gilt stets: Die Beständigkeit der Beschriftung entspricht der Beständigkeit des Materials - auch unter extremen Bedingungen.

Von der Projektierung zur direkten Laserbeschriftung

Vor diesem Hintergrund wurde das Beschriftungssystem 'Topmark Laser' von Phoenix Contact entwickelt. Durch die vollständige Integration des Beschriftungssystems in die Markierungs-Software Clip Project wird nicht nur die Bedienung bequemer - auch der Beschriftungsprozess wird erheblich beschleunigt. Mit Clip Project werden die erforderlichen Daten aus CAE-Programmen - wie Eplan oder Autocad - übernommen, damit die Beschriftungen schnell und effizient erstellt werden. Während bei zahlreichen Systemen am Markt sämtliche Parameter für jeden Artikel ermittelt und gepflegt werden müssen, gibt es bei Clip Project für jeden Materialtyp der über 400 verfügbaren Materialien voreingestellte optimierte Laserparameter. Das System erkennt eingelegte Materialien am Barcode oder am Loch-Code des Materials - die richtigen Laserparameter werden automatisch aus Clip Project ermittelt (Bild 3). Für eine individuelle Gestaltung der Beschriftung wird der entsprechende Beschriftungsmodus in der Software-Oberfläche eingestellt. Die Varianten 'High Quality', 'Standard' und 'Draft' unterscheiden sich hinsichtlich Beschriftungszeit und Kontrast. Einen weiteren Vorteil bietet das automatisierte Handling für Materialien der Marker-Produktfamilie UCT von Phoenix Contact. Dabei werden Materialien, die zuvor in das hohe Führungsmagazin eingelegt wurden, automatisch eingezogen, beschriftet und wieder aufgestapelt - ein Bedienereingriff ist hier nicht erforderlich. Durch diese automatisierte Verarbeitung steigt die Flexibilität erheblich, außerdem reduziert sich der Ressourcen-Verbrauch. Als Gerät der Laserklasse 1 nach EN60825-1 ist das Laserbeschriftungssystem ohne jegliche Gefährdung und ohne Laser-Schutzbeauftragten bedienbar. Für die umwelt- und arbeitsschutzgerechte Absaugung der entstehenden Partikel und Gase ist ebenfalls gesorgt.

Material-Vielfalt

Die Einsatzgebiete von laserbeschriftetem Material sind vielseitig - sie reichen von der Prozessindustrie mit ihrer rauen Umgebung über die allgemeine Automatisierungstechnik bis hin zum Maschinenbau. Dementsprechend breit ist das Spektrum an benötigten Materialien für die jeweilige Applikation. Kunststoffe und Metalle werden auf unterschiedliche Weise mit Lasertechnik beschriftet. Metalle werden meist graviert - dabei wird entweder Vollmaterial oder eine farbig eloxierte Schicht abgetragen. Zur Beschriftung von Edelstahl dient die sogenannte Anlassbeschriftung: Durch den Energieeintrag des Laserstrahls oxidiert die Oberfläche des Materials mit dem umgebenden Luftsauerstoff, wobei ein kontrastreicher Farbumschlag erzielt wird. Weil hier die Oberfläche des Materials vollständig eben bleibt, ist diese Methode besonders für die Lebensmittelindustrie interessant. Kunststoffe wie etwa Polycarbonat hingegen werden karbonisiert. Die so gelaserte Kunststoff-Oberfläche weist ebenfalls einen kontrastreichen Farbumschlag auf, der bei der Zersetzung von Makromolekülen entsteht. Ideal für dieses Beschriftungsverfahren ist der Ytterbium-Faserlaser. Ytterbium ist ein Chemisches Element, das zu den seltenen Erden zählt. Im Vergleich zu anderen Systemen im Markt - etwa zum ND-YAG-Stablaser oder zum CO2-Laser - liefert dieser Pulslaser eine hohe und präzise Strahlqualität bei geringer Wartungsintensität und mittlerem Energieverbrauch. Auf der Basis dieser Technologie wurde der Topmark Laser konzipiert - und dabei für ein breites Produktspektrum an Beschriftungsmaterial optimiert (Bild 4). Neben Aluminium, das sich hervorragend für die zuverlässige Kabel- und Gerätemarkierung eignet, beschriftet der Topmark Laser auch Edelstahl. Material aus Edelstahl eignet sich insbesondere für raue Umgebungen. Das Produktspektrum der Kunststoff-Materialien reicht von der klassischen Bedientableau-Beschriftung aus ABS-Kunststoff bis hin zu den zahlreichen Markern der UCT-Produktgruppe für Klemmen-, Leiter- und Gerätemarkierungen. Interessant für viele Anwender ist auch eine spezielle Laserfolie, die nach individuellen Vorgaben in nur einem Arbeitsgang beschriftet und ausgeschnitten wird. Dabei kann der Anwender eine Fläche von 180x180mm nutzen und völlig frei gestalten. Die robuste Polyacrylat-Folie kommt mit Temperaturen zwischen -40 und +300°C problemlos zurecht. Mit diesem umfangreichen Produkt-Programm sind nahezu alle Beschriftungswünsche schnell und einfach umzusetzen.

Fazit

Die Ansprüche an Beschriftungen in industriellen Umgebungen sind vielfältig und somit sind verschiedene Beschriftungssysteme gefragt, die diesen Ansprüchen gerecht werden. Der Topmark Laser vervollständigt mit moderner Lasertechnologie neben der bestehenden Thermotransfer- und UV-Led-Technologie die Gerätefamilie Marking System von Phoenix Contact. Der Einsatz moderner Lasertechnologie ermöglicht - bei einem hohen Automatisierungsgrad - eine besonders resistente Beschriftung. Das Beschriftungssystem sorgt für resistente Beschriftungen bei gleichzeitiger Ressourcen-Effizienz und Flexibilität. Durch die Integration in die Markierungs-Software Clip Project ist das System leicht bedienbar. Außerdem bietet es zahlreiche Beschriftungsmaterialien für nahezu jede Applikation.

Beschriftungssystem "Topmark Laser"

((TABELLE SIEHE DOKUMENT))

Technische Daten

Temperatureinsatzbereich

5 - 40°C

Beschriftungsverfahren

Laser-Direktbeschriftung

Lasersystem

Ytterbium-Faserlaser gepulst, 1.064nm

Laserklasse

Laserklasse 1 nach Klassifizierung EN60825-1

Schnittstellen

Ethernet 10/100MBit/s

Spannungsversorgung

100-240V

Leistungsaufnahme

450W

CW-Laserleistung

(Continous Wave)

20W

Gewicht

98kg

Maße (BxLxH)

664x630x682mm

Betriebssysteme

MS Windows XP SP3, MS Windows Vista, MS Windows 7 (32/64Bit), MS Windows 8 (32/64Bit)

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