Wer Zahnbohrer, rotierende Werkzeuge für den medizinischen Bereich oder hochwertige kleine zylindrische Bauteile herstellt, kennt das Problem nur zu gut: Die Kennzeichnung ist der letzte Arbeitsschritt im Fertigungszyklus, aber auch das, was der Endkunde als Erstes sieht. UDI-Codes, Logos, farbige ISO-Kennzeichnungsringe, Durchmesserangaben und Chargennummern müssen lesbar, dauerhaft und über den gesamten Umfang des Werkstücks einheitlich sein – und das bei Bauteilen, deren Durchmesser oft nicht mehr als 20 mm beträgt und die Maßtoleranzen im Bereich des Schleifprozesses aufweisen.
Bei diesen Stückzahlen und Geometrien stoßen herkömmliche Markierungssysteme schnell an ihre Grenzen. Das Stück-für-Stück-Beladen einer einzelnen Spindel beansprucht Zeit des Bedieners und unterbricht den Arbeitszyklus. Das Drehen an derart kleinen Bauteilen verstärkt jedes mechanische Spiel: Eine Abweichung von nur wenigen Hundertstel zwischen Drehachse und Laserfokus führt zu einer Markierung, die entlang des Umfangs „verschiebt“. Und schließlich ist da noch das Thema der Beständigkeit: Im medizinischen Bereich muss die Markierung Zitronensäure- und Salpetersäure-Passivierung, wiederholte Sterilisationszyklen sowie Salznebelprüfungen überstehen – Bedingungen, unter denen eine herkömmliche Faserlasermarkierung dazu neigt, sich zu zersetzen oder zu verfärben.
TowerSteel wurde entwickelt, um diese drei Herausforderungen gemeinsam zu bewältigen: Produktivität bei der Positionierung, mechanische Präzision und dauerhafte Qualität der Markierung.
Eine Konstruktion, die auf Präzision ausgelegt ist, nicht angepasst
Das Maschinengehäuse besteht aus einer vollständig aus geschweißtem, entspannten und gefrästem Stahl gefertigten Konstruktion. Dies ist kein nebensächliches Konstruktionsdetail: Durch das Entspannen nach dem Schweißen werden Restspannungen im Rahmen beseitigt, und das anschließende Fräsen gewährleistet die Ebenheit und Rechtwinkligkeit der Bezugsebenen, auf denen die Achsen und Spindeln montiert werden. Das Ergebnis ist eine steife, thermisch stabile und wiederholgenaue Maschine – eine unverzichtbare Voraussetzung bei der Bearbeitung von Werkstücken mit kleinem Durchmesser, bei denen die zulässige Abweichung der Fokusposition im Hundertstelmillimeterbereich liegt.
Diese Konstruktionsphilosophie wendet LASIT seit Jahren bei Maschinen für die Präzisionsmechanik an: Kugelumlaufführungen, Motoren mit integriertem Encoder sowie Komponenten, die so ausgelegt sind, dass sie ihre Leistungsfähigkeit langfristig beibehalten – nicht nur bei der Abnahmeprüfung.
Die Mehrspindeldrehmaschine: bis zu 15 Werkstücke in einer einzigen Aufspannung
Das Element, das den Arbeitsalltag wirklich verändert, ist das Mehrspindelsystem: Der Bediener lädt bis zu 15 Fräser in einer einzigen Aufspannung, und die Maschine bearbeitet sie alle nacheinander automatisch, jeweils um 360 Grad.
Das Funktionsprinzip ist einfach, erfordert jedoch eine entsprechend leistungsfähige Mechanik. Eine 600-mm-X-Achse verschiebt den Scankopf entlang der gesamten Spindelreihe und positioniert ihn jeweils über dem zu markierenden Werkstück. Der Strahl arbeitet stets senkrecht zur Oberfläche des rotierenden Bauteils: Dies gewährleistet, dass die Energie gleichmäßig über den gesamten Umfang verteilt wird, ohne die Verzerrungen und Schwankungen der Leistungsdichte, die bei der Markierung im Weitwinkelbereich mit variablen Einfallswinkeln auftreten würden. Sowohl bei einem Fräser mit 2 mm Durchmesser als auch bei einem Bauteil mit 20 mm Durchmesser bleibt die Qualität der Markierung von der ersten bis zur letzten Spindel konstant.
Die Auswirkungen auf den Arbeitsablauf sind spürbar. Der Bediener ist nicht mehr an die Maschine gebunden, um jedes einzelne Werkstück zu be- und entladen: Er legt einen kompletten Satz ein, startet den Zyklus und bereitet in der Zwischenzeit den nächsten Satz vor oder widmet sich anderen Bearbeitungsschritten. Die Rüstzeit verteilt sich auf 15 Werkstücke, anstatt nur auf eines zu entfallen, und der Zyklus wird vorhersehbar und planbar – ein Aspekt, den diejenigen, die die Werkzeugfertigung in Chargen leiten, mehr schätzen als jede Angabe zur Spitzen-Geschwindigkeit.
Die Pikosekunde: schwarze, dauerhafte und normkonforme Markierung
Die für TowerSteel gewählte Lichtquelle ist ein Pikosekunden-Pulslaser. Im medizinischen Bereich handelt es sich hierbei nicht um eine ästhetische, sondern um eine verfahrenstechnische Entscheidung.
Der ultrakurze Impuls überträgt die Energie in so kurzer Zeit auf das Material, dass die Wärmeeinwirkung auf die Umgebung minimiert wird. Das Ergebnis ist eine schwarze, matte und nicht schillernde Markierung: Der Kontrast bleibt aus jedem Betrachtungswinkel und unter allen Lichtverhältnissen gleich – eine grundlegende Voraussetzung für die Lesbarkeit von UDI- und DataMatrix-Codes auf glänzenden, zylindrischen Oberflächen.
Vor allem die fehlende Oberflächenoxidation macht die Markierung widerstandsfähig gegenüber den in der Branche üblichen Behandlungen: Salznebel, Zitronensäure-Passivierung und Salpetersäure-Passivierung. Dies ist ein entscheidender Punkt, da eine herkömmliche Faserlasermarkierung in der Regel zwar den ersten Test besteht, dem Stickstoff-Passivierungszyklus jedoch nicht standhält – mit der Folge, dass sich der Code gerade nach der Behandlung zersetzt, die das Bauteil für den medizinischen Einsatz geeignet machen soll. Mit der Pikosekunden-Technologie durchläuft die Markierung den Passivierungszyklus und bleibt dabei unverändert; sie behält ihre Eigenschaften auch nach wiederholten Sterilisationszyklen bei.
Hinzu kommt ein betrieblicher Vorteil: Pikosekunden-Markierungsquellen haben eine geschätzte Lebensdauer in der Größenordnung von 100.000 Betriebsstunden bei nahezu wartungsfreiem Betrieb – ein entscheidender Faktor für Unternehmen, die täglich Tausende von Instrumenten markieren.
Für wen ist es gedacht (und für wen nicht)?
TowerSteel ist eine Spezialmaschine. Sie entfaltet ihre Stärken bei zylindrischen Bauteilen mit einem Durchmesser von bis zu etwa 20 mm: Zahnärztliche und chirurgische Fräser, rotierende Werkzeuge, Bohrer, Reibahlen sowie Präzisionskleinteile, die eine 360-Grad-Umfangsbeschriftung mit hohen Qualitäts- und Konformitätsanforderungen erfordern. Sie ist die naheliegende Lösung für alle, die derzeit jedes Werkstück einzeln auf einer Einzelspindel beschriften und deren Produktionsvolumen so groß ist, dass die Stückzahl pro Einheit zu einem Engpass wird.
Es ist hingegen nicht die richtige Maschine für diejenigen, die überwiegend auf ebenen Oberflächen markieren, für Bauteile mit größerem Durchmesser oder für diejenigen, die höchste Vielseitigkeit bei sehr heterogenen Produktfamilien benötigen: In diesen Fällen bleiben Systeme wie TowerMark oder Maschinen mit Drehtisch die sinnvollste Wahl.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Wenn Sie hochwertige Fräser oder kleine Zylinderteile herstellen, wenn die Markierung schwarz, dauerhaft und passivierungsbeständig sein muss und wenn die Einzelbelastung Ihre Produktivität einschränkt, dann löst TowerSteel genau diese drei Probleme – mit einer mechanischen Konstruktion, die für einen langfristigen Einsatz ausgelegt ist.
Applications Manager | LASIT
Als Applications Manager bei LASIT seit über 20 Jahren verantwortet Mario Palmieri die Leitung und Entwicklung des firmeneigenen Laserlabors. Er führt Mustertests für Kunden durch und unterstützt die Bereiche Automotive, Medizin, Luft- und Raumfahrt sowie Elektronik bei der Auswahl der optimalen Lasermarkierungslösung.
