Bei der Laserbeschriftung in der Automotive-Fertigung soll jedes Teil seine Identität am Körper tragen, vom Rohteil bis zum Einbau ins Fahrzeug. Meist ist das ein DataMatrix-Code mit Seriennummer oder Charge, oft ergänzt durch eine Klarschriftzeile für den Menschen. Fällt in drei Jahren bei einem Fahrzeug eine Lenkungskomponente auf, will der Zulieferer genau wissen, aus welcher Gussform, welcher Schmelze und von welcher Prüfstation dieses Teil kam. Mit einem lesbaren Code am Teil reicht dafür eine Datenbankabfrage, ohne Code betrifft der Rückruf schnell ganze Produktionswochen.
Warum Traceability am Bauteil selbst sitzen muss
Begleitpapiere, Behälterlabels und Etiketten trennen sich irgendwann vom Teil. Spätestens in der Waschanlage oder in der Montage, wenn Teile aus dem Ladungsträger genommen werden, reißt die Kette. Die IATF 16949, der Qualitätsmanagement-Standard der Automobilindustrie, verlangt von Zulieferern eine Identifikation und Rückverfolgbarkeit ihrer Produkte. Wie fein diese sein muss, ob auf Charge oder auf jedes einzelne Teil, regeln die Abnehmer in ihren Liefervorschriften. Bei sicherheitsrelevanten Teilen fordern sie häufig die Einzelteilkennzeichnung.
Der Laser erfüllt diese Anforderung, weil er die Oberfläche selbst verändert. Er bringt kein Fremdmaterial auf, das abfallen könnte. Der Code übersteht Kühlschmierstoff, Öl, Reinigungsmittel und Temperaturwechsel. Und die Steuerung kann jedem Teil eine eigene Nummer geben, ohne dass jemand Etikettenrollen nachlegt.
Typische Bauteile und wie der Laser sie markiert
Aluminiumdruckguss ist der Klassiker: Getriebe- und Motorgehäuse, Lenkungsgehäuse, Strukturteile. Die Gusshaut ist rau und ungleichmäßig, und darauf kommt ein feiner Code schlecht zur Geltung. Bewährt hat sich ein zweistufiger Aufbau. Ein erster Durchgang glättet und reinigt eine kleine Fläche, der zweite schreibt den Code mit dunklem oder hellem Kontrast hinein. Noch besser ist eine vorgefräste Codefläche, wenn die Konstruktion sie zulässt. Wie sich blankes und gegossenes Aluminium beim Lasern verhält, steht im Beitrag Aluminium lasern.
Wellen, Zahnräder und Schmiedeteile aus Stahl markieren Sie meist durch Gravur oder durch Anlassen. Entscheidend ist hier die Lage im Prozess. Eine Anlassmarkierung, die vor dem Härten entsteht, kann sich beim Härten verändern. Ein Code, der vor dem Kugelstrahlen gelasert wurde, braucht genug Tiefe, um das Strahlen zu überstehen. Für diese Fälle lohnt eine echte Tiefengravur.
Steckergehäuse, Sensorgehäuse und Halter aus PA66 mit Glasfaser oder aus PBT bekommen ihre Kennzeichnung durch Schäumen oder Karbonisieren. Mit lasergeeignet eingefärbtem Material gelingt das mit dem Faserlaser in hoher Taktzahl. Helle Kunststoffe und Teile mit Elektronik in der Nähe markieren Sie schonender mit dem UV-Laser.
Im Innenraum kommt ein anderer Effekt dazu: das Tag-Nacht-Design. Tasten und Blenden werden transparent gespritzt, dann deckend lackiert, und der Laser trägt den Lack dort ab, wo später das beleuchtete Symbol erscheinen soll. Die Grundlagen dazu finden Sie unter lackierte Oberflächen lasern. Für Hochvoltspeicher, Zellen und Busbars gelten eigene Anforderungen, die wir im Beitrag zur Batteriekennzeichnung beschreiben.
Die Prozessreihenfolge entscheidet über die Lesbarkeit
Viele Probleme mit unlesbaren Codes entstehen schon in der Planung. Ein sauber gelaserter Code kann drei Stationen später unbrauchbar sein, weil ein nachfolgender Schritt ihn beschädigt.
Gehen Sie deshalb den Weg des Teils einmal komplett durch. Wird es gestrahlt, gewaschen, gehärtet, beschichtet oder mechanisch nachbearbeitet? Liegt die Codefläche in einem Bereich, der später gespannt, verpresst oder überfräst wird? Eine KTL-Beschichtung oder ein deckender Lack überdecken eine flache Markierung. Hier gibt es zwei Wege: Sie lasern nach dem Beschichten durch die Schicht hindurch, oder die Codefläche bleibt im Beschichtungsprozess abgedeckt.
Manche Zulieferer markieren zweimal. Ein erster Code direkt nach dem Gießen identifiziert das Rohteil, ein zweiter nach der Endbearbeitung trägt die endgültige Seriennummer. Beide Nummern verknüpft das MES, und die Kette bleibt durchgehend.
Codequalität messen nach ISO/IEC TR 29158
Dass der Handscanner am Markierplatz einen Code liest, sagt wenig über die Lesbarkeit in der Montage. Die Lesegeräte dort hängen oft schräg, haben andere Beleuchtung, und das Teil ist vielleicht ölig. Deshalb bewertet die Industrie direkt markierte Codes nach einem eigenen Verfahren, der ISO/IEC TR 29158. Es vergibt Noten von A bis F, unter anderem für Kontrast, Modulgleichmäßigkeit und Achsentreue. Welche Mindestnote Ihr Abnehmer fordert, steht in seiner Liefervorschrift.
In der Linie hat sich die Prüfung direkt nach dem Lasern durchgesetzt, das sogenannte Read-after-write. Eine Kamera liest jeden Code unmittelbar nach dem Markieren, bewertet ihn und meldet das Ergebnis an die SPS oder das MES. Ein schlecht markiertes Teil fällt sofort auf und landet in der Nacharbeit, bevor es weiterläuft. Wie Sie Seriennummern aus der Datenbank holen und das Ergebnis zurückmelden, beschreibt der Beitrag zu Seriennummern und variablen Daten.
Für die Codegröße gilt: Die Modulgröße muss zum Lesegerät und zur Oberfläche passen. Auf rauem Guss brauchen Sie größere Module als auf einer geschliffenen Welle. Die Codegeometrie selbst ist in der ISO/IEC 16022 beschrieben, Grundlagen dazu finden Sie unter QR-Codes und DataMatrix lasern.
Welcher Laser für welche Automotive-Anwendung
Für Gussteile, Stahl, Schmiedeteile und die meisten Metalle ist der Faserlaser mit 1064 nm die erste Wahl. Mit MOPA-Technik stellen Sie Pulsdauer und Frequenz getrennt ein und finden für Anlassen, Gravieren oder Schwärzen jeweils das passende Fenster. Der UV-Laser mit 355 nm ist die Antwort auf helle Kunststoffe, empfindliche Elektronik und Teile, die keine Wärmeeinwirkung vertragen.
Wichtiger als die Strahlquelle ist oft die Bauform. In einer verketteten Linie sitzt der Laser in einer Zelle mit Förderband oder Roboter. Dafür ist der INTEGRA als Faserlaser oder als UV-Variante gebaut: ein Integrationslaser, den Sie per SPS ansteuern und in Ihre eigene Schutzeinhausung setzen. Laufen die Teile ohne Stopp durch, hilft Marking on the fly. Für Handarbeitsplätze, Musterteile und kleinere Serien eignet sich der GRAVIS, ein geschlossenes Gerät der Laserklasse 1. Für große oder schwere Teile und automatisierte Zellen ist der GLX500 ausgelegt.
Vom Musterteil zur Serienfreigabe
Der sinnvollste erste Schritt ist ein Test mit echten Serienteilen. Schicken Sie uns Rohteile im Zustand, in dem sie später markiert werden, und nennen Sie die nachfolgenden Prozessschritte. Wir lasern die Codes in unserer Applikation in Rüthen und beurteilen die Lesbarkeit. Die markierten Muster bekommen Sie zurück und können sie durch Ihre eigene Prozesskette schicken, bevor Sie investieren. So sehen Sie vor der Bestellung, ob Code, Laser und Taktzeit zu Ihrer Linie passen.
Sprechen Sie uns über das Kontaktformular an. Wir entwickeln und fertigen unsere Beschriftungslaser in Deutschland und begleiten Sie von der Machbarkeit bis zur Integration.