Die Laserbeschriftung erobert auch den Sektor der Haushaltsgeräte - Das Polaris-Projekt

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Seit 2017 ist LASIT gemeinsam mit weltweiten Marktführern wie BSH, Whirlpool, Electrolux, Arçelik und Daewoo Electronics an einem Forschungs- und Entwicklungsprojekt für die Laserbeschriftung von Komponenten innerhalb der Haushaltsgeräteindustrie beteiligt.

Die Laserbeschriftung ist die einzige Technologie, die ein dauerhaftes Ergebnis garantiert. Je weiter sich diese Erkenntnis verbreitet, desto mehr betrachten auch die Big Player den Laser als das bevorzugte Verfahren für die Beschriftung von Codes, Logos, Texten und Nummern auf ihren Komponenten.

Die Präzision des Lasers spielt dabei eine wesentliche Rolle: Durch den kleinen Laserspot können auch komplexe, mikroskopisch kleine und aufwendige Beschriftungen in einer Perfektion ausgeführt werden, die mit anderen Systemen unerreichbar sind.

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Gewölbte und unregelmäßige Oberflächen: Die Lösung von LASIT

Die Hausgeräteindustrie zeichnet sich durch eine große Vielfalt an Produkten aus, die sich wiederum aus unregelmäßig geformten Teilen mit komplexen Geometrien und großen Abmessungen zusammensetzen.

Dadurch ergibt sich die Herausforderung, vielseitige Systeme zu schaffen und die notwendigen Technologien zu entwickeln, um sie zu beschriften.

So hat LASIT das POLARIS- Projekt ins Leben gerufen, bei dem zunächst die Marktanforderungen genau analysiert wurden. Darauf folgte die Entwicklung und Umsetzung einer Serie von Beschriftungslasern, die eine Lösung für die folgenden drei Probleme liefert:

Die Unregelmäßigkeit in der Oberfläche der Teile, wie z. B. die Fronten von Waschmaschinen und Geschirrspülern, bei denen die verschiedenen zu beschriftenden Punkte in unterschiedlichen Abständen zum Laserkopf liegen, bringen ein hohes Risiko mit sich, die Beschriftung zu beeinträchtigen und unvollkommene Ergebnisse zu erhalten;

Beschriftungskontrast und Farbauswahl stehen in Konkurrenz mit der Tampondrucktechnologie, die über alle beliebigen Druckfarben verfügt;

Die Produktivität bzw. die Herstellung eines Prototyps, der sich für die Integration in die Massenproduktion und somit eine schnelle Bearbeitung vieler Werkstücke eignet

Lasermarkierung auf ungleichförmigen Teilen

Das Problem der ungleichmäßigen Oberflächen der  Bauteile wurde durch die Verwendung folgender Ansätze gelöst:

  1. Einen 3D-Scanner, der in der Lage ist, die Geometrie des Werkstücks automatisch zu erkennen;
  2. Eine kundenspezifische Software mit einem komplexen Algorithmus zur Verarbeitung der vom Scanner erfassten 3D-Daten, die automatisch an FlyCAD (2D) übertragen werden
  3. Drei-Achsen-Kopf, mit dem wir den Fokusabstand automatisch justieren können. Die Objektivlinsen formen den, von der dynamischen Aufweitungslinse gebildeten Gaußschen Strahl, auf der Zielebene um. Die Bewegung der dynamischen Aufweitungslinse durch den Linear-Translator variiert wiederum den Abstand der Brennebene (und damit den dynamischen Fokus), um auch auf gekrümmten Oberflächen perfekt gerade Linien zu erhalten.
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Beschriftungsqualität und Kontrast

Die Beschriftungsqualität war eine weitere große Herausforderung bei der Konzeption des POLARIS-Projekts. Tatsächlich mussten wir, obwohl wir sicher waren, dass der beste Laser für ABS und PMMA ein 355-nm-Laser ist, viele Tests durchführen, um die idealen Parameter für den UV-Laser zu bestimmen.
Produktivität des POLARIS Lasersystem

Um dieses Lasersystem so produktiv wie möglich zu gestalten, haben wir es folgendermaßen aufgebaut:

  1. XY-Achsen, 900×450 mm: Wir hätten nicht einmal die Vorderseite einer Waschmaschinenfront (ca. 600 mm) beschriften können, wenn wir nur den Fokusbereich von 380 mm berücksichtigt hätten. Durch Achsen der benannten Länge können wir aber nicht nur die gesamte Front markieren, sondern gleich zwei davon auf der Arbeitsfläche platzieren. Natürlich erhöht sich diese Teileanzahl entsprechend, wenn Teile kleinerer Geometrie beschriftet werden.
  2. Mechanischer Kurven-Drehtisch: Mit der Beschriftung in Hauptparallelzeit kann der Bediener (oder Roboter) eine zweite, zu beschriftende Komponente bereits einlegen, während das erste Teil in der Kabine seinen Zyklus durchläuft.
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Der LASER im Vergleich zum Tampondruck
Betrachten wir beispielhaft die, im Bereich der Haushaltsgeräte derzeit am häufigsten verwendete Alternative zum Laser, nämlich den Tampondruck. Bei diesem Verfahren wird ein weicher, flexibler Tampon (in der Regel aus Silikon) verwendet, durch den ein Film aus meist farbiger Permanenttinte von einer gravierten Stahl- oder Fotopolymerplatte (Tampondruckplatte) auf die Oberfläche des Trägers übertragen wird.
Die Vorteile des Lasers im Vergleich zum Tampondruck sind offensichtlich
  • Einsparungen: Bei Tampondruckfarben handelt es sich um erhebliche Verbrauchsmaterialien und Abfallstoffe, die entsorgt werden müssen. Diese Tatsache ist bei hochproduktiven Produktionsketten mit sehr hohen Kosten verbunden. UV-Laser, die 25.000 Stunden wartungsfrei betrieben werden können, helfen dieses Problem zu umgehen.
  • Ökologische Aspekte: Unter dem Gesichtspunkt der Umweltverträglichkeit ist der Laser die beste Technologie. Keine Abfallstoffe bedeuten auch weniger Chemikalien und Gefahrstoffe. Damit geht einher, dass wir unserem Produkt keine zusätzlichen Papier- oder Kunststoffkomponenten hinzufügen müssen, da der Laser in die Kategorie der Direct Part Marking (DPM)-Technologie einzuordnen ist.
  • Daten-Dynamik: Die Laserbeschriftung ermöglicht es, die Datendynamik über die Software zu verwalten, Seriennummern und Sequenzen automatisch zu generieren und bietet höchste Flexibilität bei Grafikwechseln.
  • Beständigkeit: Drucke und Etiketten verlieren mit der Zeit an Qualität, wodurch Codes oder Texte weniger sichtbar werden. Dies kann zu Schäden sowohl in Bezug auf die Produktivität als auch auf das Unternehmensimage führen. Die Laserbeschriftung hingegen bleibt hingegen dauerhaft erhalten
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