Technika a trh

Lintech_c.qxd

22.8.2023

19:19

Page 47

obrábění l tváření l svařování l inzerce

laserové zařízení spolupracující s robotickým ramenem, které zajistí vylepšení procesu značení a současně eliminuje riziko

záměny hliníkových odlitků způsobené

ruční manipulací odlitku.

Navrhnuté řešení od společnosti LINTECH

bylo vytvoření laserového zařízení kompatibilního s robotickým ramenem, které vygravíruje do hliníkového odlitku

datamatrix kód ihned po vyjmutí z licího

zařízení, tedy ihned na samém počátku

výrobního procesu. Značení v tomto bodě výroby umožňuje do značeného 2D

kódu zanést všechny požadované atributy

(přesný čas odlití, teplotu,…) a zároveň zamezuje záměně značených dílů.

Z technického pohledu to přinášelo

hned několik výzev. Výrobek byl z licího

zařízení odejmut pomocí robotického ramene. Následně docházelo ke zchlazení

ve vodní lázni. I po zchlazení byla teplota

výrobku přes 100°C. Případné zbytky vody na zpracovávaném povrchu bylo potřeba odstranit pro zajištění stability procesu. Zároveň byl možný i scénář, kdy

výrobek putuje z licího zařízení přímo na

značení a teplota zpracovávaného dílu

přesahuje 200 °C. Kromě teploty bylo potřeba vyřešit samozřejmě i aspekt bezpečnosti, jelikož navrhované zařízení muselo

splňovat bezpečností třídu č.1.

Proč si vybrat laser

místo mikrobodu?

Ve většině případů se značení takovýchto

odlitků provádí pomocí mikrobodové

technologie. Mikrobod vytváří do odlitků

malé důlky pomocí tvrdého karbidového

hrotu, kdy každý důlek reprezentuje jednotlivý modul v 2D kódu. Materiál je hrotem vtlačován poměrně hluboko pod povrch dílu, což zajišťuje vysokou odolnost

značeného kódu. Geometrie důlku se odvíjí od podoby hrotu, zejména pak od jeho úhlu zbroušení.

Aby byl 2D čárový kód dobře čitelný, je

zapotřebí vytvořit dostatečný kontrast

mezi ovlivněným a neovlivněným materiálem. Tvořit kontrast standardně změnou

barvy povrchu není možné, protože povrch dílu je při následujících operacích výrazně ošetřován a barva z povrchu mizí.

Mikrobod nezbarvuje povrch materiálu,

ale vytváří stín uvnitř vyražených důlků jejich vhodným nasvícením pro simulaci

tmavého ovlivnění povrchu.

Podobný princip pro vytvoření 2D kódu

byl použit s pulsním laserem. Dostatečně

silný pulsní laser dokáže vygravírovat moduly v hliníkovém materiálu s podobnou

efektivitou jako mikrobod. Na rozdíl od

mikrobodu mají ale moduly vygravírované laserem řadu výhod.

Laser je velmi přesný a má vysokou opakovatelnost. Díky tomu je dosaženo vysoké

podobnosti jednotlivých modulů, což

umožňuje snazší čtení. Stěny modulů vygravírovaného laserem mají daleko větší

kolmost, takže se v nich lépe tvoří stín.

Hloubka gravírování je odvislá od počtu

opakování gravírovacího procesu a ten

je proto dobře škálovatelný pro dosažení nejoptimálnějšího poměru mezi časem a hloubkou. Laser dokáže velmi

snadno a kvalitně gravírovat i značně

komplikované doprovodné vzory či loga.

Na rozdíl od mikrobodu, kde může dojít

při kontaktu s materiálem k odlomení razicího hrotu a následnému vytváření zmetkových označení, je laserový proces značně robustní a stabilní. Protože laser

nepůsobí na kus při procesu silou, není, na

rozdíl od mikrobodu, potřeba díl během

procesu značení držet větší silou.

Díky výše popsaným skutečnostem dosahovala během verifikačních měření kvalita gravírovaných kódů pulsním laserem

standardně lepších hodnot než v případě

kódů tvořených mikrobodem, zejména

pak po následných povrchových úpravách. Ukázalo se, že pro zaručení čitelnosti i po povrchových úpravách je zapotřebí dosažení hloubky gravírování mezi

0,2–0,3mm, což lze s laserovým systémem s modulem SPI 100P-EP-Z dosáhnout během cca 10s, přičemž procesní

čas je samozřejmě silně závislý i na velikosti a členitosti kódu. Laser 100P-EP-Z

se vzhledem ke svojí kvalitě svazku menší než 1,6 a vysokému průměrnému výkonu ukázal pro celou operaci velmi

vhodným.

Řešení

Aby bylo možné stíhat napnutý výrobní

takt, je potřeba použít pro gravírování

pulsní laser s minimální hodnotou průměrného výkonu 70 W, vyšší výkon umožňuje nadále snižovat procesní čas. Na základě

dlouhodobého testování byl jako nejvhodnější laser na tuto aplikaci vytipován

100P-EP-Z, jež v rámci dané aplikace dosahoval vyšší efektivity. V porovnání s

70 W variantou se nárust efektivity pohyboval okolo 30 %. Jako zaostřovací optika

byl použit objektiv F-theta 210.

Tento objektiv nejen že disponuje

vhodnou fokusační vzdáleností vzhledem ke konstrukci našeho krytování, ale

zároveň má dobrý poměr mezi velikostí

laserové stopy a plošné hustotě energie.

Tím umožňuje efektivně a kontrolovaně

gravírovat velké množství materiálu za

jednotku času.

S použitím laseru samozřejmě vznikají

určitá úskalí. Ty je ovšem možné za použití vhodných postupů a konstrukčních

opatření úspěšně řešit. Největší výzvou je

dodržení nutných bezpečnostních norem

pro práci s lasery, kdy musí být pracovní

paprsek efektivně odstíněn od okolí tak,

aby splňoval bezpečnostní třídu stupně I.

Tomu pomáhá řada čidel umístěných na

speciálním krytu laserové hlavy, které vypínají laser, kdykoli je zaznamenána netěsnost v laserovacím prostoru. Protože

při laserovém gravírování vzniká velký objem nečistot, ty musí být během procesu

intenzivně odsávány tak, aby neblokovaly

laserový paprsek směřující ke gravírovanému povrchu.

Finální podoba kompaktní laserové hlavy navržené společností LINTECH prošla

veškerými zátěžovými i bezpečnostními

testy. Ve výběrovém řízení proto uspěla

na úkor tuzemské i zahraniční konkurence. Provedení krycí hlavy od společnosti

LINTECH a SPI pulsního vláknového laseru

vedlo k velmi kladné odezvě zákazníka

a integraci těchto kompaktních krycích

hlav se podařilo rozšířit i do mateřské společnosti zákazníka společnosti LINTECH,

a tím tedy prakticky do všech jejich poboček po celém světe.