15 technische Kriterien, die bei der Auswahl einer Lasermarkiermaschine berücksichtigt werden sollten
Die Auswahl einer Lasermarkiermaschine sollte nicht allein anhand der Laserleistung der Maschine oder des Kaufpreises getroffen werden. Die Struktur des zu markierenden Materials, die Produktgeometrie, die Produktionsmenge, die Zykluszeit, der Markierbereich, der Automatisierungsbedarf und die langfristigen Einsatzbedingungen des Systems sollten gemeinsam bewertet werden.
Ein falsch ausgewähltes Lasermarkiersystem kann technisch zwar in der Lage sein, Markierungen auszuführen, jedoch unter der erforderlichen Produktionsgeschwindigkeit bleiben, den gewünschten Kontrast nicht erreichen oder für später benötigte Automatisierungsintegrationen ungeeignet sein. Daher sollte vor einer Investition nicht nur die Frage “Wie viele Watt hat der Laser?” betrachtet werden, sondern das gesamte System.
Faser-, CO₂- und UV-Lasertechnologien können jeweils bei unterschiedlichen Materialien und Produktionsszenarien Vorteile bieten. Das richtige System wird bestimmt, indem die Anforderungen der Anwendung mit den technischen Eigenschaften der Lasertechnologie abgeglichen werden.
Die folgenden 15 technischen Kriterien behandeln systematisch die grundlegenden Punkte, die vor dem Kauf einer Lasermarkiermaschine bewertet werden sollten.
Die ersten 8 technischen Kriterien bei der Auswahl einer Lasermarkiermaschine
1. Art und Oberflächenstruktur des zu markierenden Materials
Das erste Kriterium bei der Auswahl einer Lasermarkiermaschine ist das zu markierende Material. Edelstahl, Aluminium, Kohlenstoffstahl, Messing, Kupfer, Kunststoff, Holz, Leder, Glas oder unterschiedliche technische Werkstoffe absorbieren Laserenergie nicht auf die gleiche Weise.
Daher kann bei einer überwiegend metallischen Anwendung ein Faserlaser bevorzugt werden, während bei organischen und bestimmten nichtmetallischen Materialien CO₂-Lasersysteme in Betracht gezogen werden können. Bei empfindlichen Kunststoffen, elektronischen Komponenten oder Anwendungen, bei denen eine geringe Wärmeeinwirkung wichtig ist, kann die UV-Lasertechnologie geeigneter sein.
Auch die allgemeine Materialbezeichnung allein reicht möglicherweise nicht aus. Beschichtung, Lackierung, Eloxierung, Legierungsanteil, Pigmente, Zusatzstoffe und Oberflächenrauheit können das Markierergebnis verändern.
Daher sollte nach Möglichkeit vor der Investition in das System ein Mustermarkierungstest am tatsächlichen Produkt durchgeführt werden.
2. Auswahl der Faser-, CO₂- oder UV-Lasertechnologie
Das zweite Kriterium ist die richtige Bestimmung der einzusetzenden Lasertechnologie. Faser-, CO₂- und UV-Laser arbeiten mit unterschiedlichen Wellenlängen und erzeugen daher unterschiedliche Effekte auf Materialien.
Faserlaser werden insbesondere bei Metallmarkierungsanwendungen häufig eingesetzt. CO₂-Laser können bei Holz, Leder, Papier, Karton und bestimmten Kunststoffen bevorzugt werden. UV-Laser können bei empfindlichen Oberflächen und Anwendungen, bei denen eine geringere thermische Belastung gewünscht ist, Vorteile bieten.
Bei der Auswahl zwischen diesen Technologien sollte anstelle der Frage “Welche ist leistungsstärker?” die Frage gestellt werden: “Welche Technologie erzeugt auf diesem Material das gewünschte Ergebnis effizienter?”
Bei der Bewertung der Lasermarkiermaschinen von Venox mit unterschiedlichen Technologien sollten die Material- und Produktionsbedingungen der Anwendung gemeinsam berücksichtigt werden.
3. Laserleistung und Anwendungstiefe
Die Laserleistung gehört zu den technischen Eigenschaften, die bei der Auswahl einer Markiermaschine am meisten Beachtung finden. Faserlasersysteme können mit 20 W, 30 W, 50 W und höheren Leistungsoptionen angeboten werden. Ein höherer Wattwert bedeutet jedoch nicht immer eine bessere Markierung.
Oberflächliche Logomarkierung, Seriennummernerstellung und Tiefengravuranwendungen haben unterschiedliche Anforderungen. Bei Tiefenmarkierungen können eine höhere Leistung oder andere Scanstrategien erforderlich sein, während bei empfindlichen Oberflächenmarkierungen ein kontrollierter Energieeinsatz wichtiger sein kann.
Die Auswahl einer unnötig hohen Leistung kann die anfänglichen Investitionskosten erhöhen und eine Kapazität schaffen, die für die Anwendung nicht benötigt wird. Eine zu geringe Leistung kann hingegen die Zykluszeit verlängern oder verhindern, dass die gewünschte Tiefe erreicht wird.
4. Markierbereich und Linsenauswahl
Die Größe des zu markierenden Bereichs spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der einzusetzenden Linse und des optischen Systems. Bei kleinen Komponenten kann ein kleiner Markierbereich ausreichend sein, während für große Teile oder Etiketten ein größerer Arbeitsbereich erforderlich sein kann.
Die Auswahl der Linse beeinflusst nicht nur die Größe des Bereichs, sondern auch die Brennweite, die Spotgröße und den erreichbaren Detailgrad. Daher ist es nicht immer der richtige Ansatz, den größtmöglichen Markierbereich auszuwählen.
Bei einer Anwendung, bei der beispielsweise ein kleiner DataMatrix-Code sehr klar markiert werden muss, kann die Präzision wichtiger sein. Soll hingegen ein großes Logo auf einem großen Maschinenteil angebracht werden, kann der Arbeitsbereich Priorität haben.
5. Markiergeschwindigkeit und Produktionszykluszeit
Wenn das Lasermarkiersystem in einer Produktionslinie eingesetzt werden soll, wird die tatsächliche Zykluszeit der Maschine zu einem kritischen Faktor. Selbst wenn die Markierung eines Produkts nur einige Sekunden länger dauert, kann dies bei einer Serienproduktion mit hohen Stückzahlen erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtkapazität haben.
Die Markiergeschwindigkeit entspricht nicht nur der theoretischen Scangeschwindigkeit des Galvo-Systems. Die Dichte des zu markierenden Inhalts, die Codegröße, die Füllstrategie, die Laserleistung, die verwendeten Parameter und die Positionierungszeit des Produkts bestimmen gemeinsam die gesamte Zykluszeit.
Daher sollte bei Systemtests nicht nur die visuelle Qualität der Markierung bewertet, sondern auch gemessen werden, wie viele Sekunden für die Fertigstellung eines Bauteils benötigt werden.
6. Markierqualität, Kontrast und Lesbarkeit
Damit ein Lasermarkierprozess als erfolgreich gilt, reicht es nicht aus, dass die Markierung lediglich sichtbar ist. Insbesondere bei QR-Code-, Barcode- und DataMatrix-Anwendungen ist die maschinelle Lesbarkeit wichtig.
Der Kontrast der Markierung, die Kantenschärfe, die Zellintegrität und die auf der Oberfläche verursachte Verformung sollten kontrolliert werden. Wenn Kamerasysteme eingesetzt werden, muss der Code unter unterschiedlichen Produktionsbedingungen zuverlässig lesbar sein.
Auch bei Logo- und Textanwendungen sollten die visuelle Qualität, die Linienschärfe und die Wiederholgenauigkeit bewertet werden.
7. Produktgeometrie, Vorrichtung und Fokussierung
Lasermarkiersysteme liefern die besten Ergebnisse, wenn das Produkt in der richtigen Position und mit dem richtigen Fokusabstand gehalten wird. Bei komplexer Bauteilgeometrie ist ein standardmäßiger flacher Arbeitstisch möglicherweise nicht ausreichend.
Bei zylindrischen Teilen kann ein Rotationssystem, bei Produkten mit unterschiedlichen Höhen eine motorisierte Z-Achse und bei Anwendungen mit reproduzierbarer Positionierung eine produktspezifische Vorrichtung eingesetzt werden.
Eine korrekt ausgelegte Vorrichtung stellt sicher, dass jedes Produkt an derselben Position markiert wird, und reduziert durch Bediener verursachte Positionierungsfehler.
8. Maschinensicherheit und Aufbau der Schutzkabine
Bei industriellen Lasersystemen gehört die Sicherheit des Bedieners zu den grundlegenden Auslegungskriterien. Es müssen Schutzstrukturen vorhanden sein, die verhindern, dass der Laserstrahl den Bediener direkt oder durch Reflexion erreicht.
Geschlossene Kabinen, Sicherheitsschalter, Not-Aus-Taster, geeignete Laserschutzfenster und erforderliche Verriegelungssysteme sollten je nach Anwendung bewertet werden.
Die Maschine sollte nicht nur hinsichtlich ihrer Produktionsleistung, sondern auch im Hinblick auf die Sicherheitsanforderungen der Arbeitsumgebung untersucht werden, in der sie eingesetzt wird.
Weitere 7 Kriterien, die bei einer Investition in Lasermarkierung bewertet werden sollten
9. Software, variable Daten und Codierfähigkeit
Die Software der Lasermarkiermaschine beeinflusst direkt die tägliche Nutzung des Systems. Das Markieren eines Logos oder eines festen Textes ist eine vergleichsweise einfache Anforderung. In der Serienproduktion kann es jedoch erforderlich sein, Daten wie Seriennummern, variable Datumsangaben, Schichtinformationen, Produktcodes und automatisch erzeugte DataMatrix-Codes zu verwalten.
Daher sollten die Fähigkeiten der Software zur Erzeugung variabler Daten, zum Abruf von Informationen aus einer Datenbank, zur Codeerstellung und zur Verwaltung unterschiedlicher Produktrezepte bewertet werden.
Benutzerberechtigungen, Rezeptspeicherung und Bedienerfreundlichkeit können ebenfalls beeinflussen, wie nachhaltig das System in der Produktion eingesetzt werden kann.
10. PLC-, ERP-, MES- und Produktionslinienintegration
Moderne Lasermarkiersysteme sind häufig keine allein arbeitenden Geräte. Insbesondere in automatisierten Produktionslinien müssen sie möglicherweise mit PLC, MES, ERP, Sensoren, Robotern und Kamerasystemen kommunizieren.
Beispielsweise kann die Produktionslinie dem System mitteilen, welches Produkt eingetroffen ist, die Lasersoftware kann die entsprechende Seriennummer erzeugen und nach Abschluss der Markierung kann ein Signal über den abgeschlossenen Prozess an die PLC gesendet werden.
Daher sollten Unternehmen mit Integrationsbedarf die Kommunikations- und Automatisierungsfähigkeiten der Maschine vor der Investition eindeutig klären.
11. Kamera- und Markierungsverifikationssysteme
Bei manchen Anwendungen reicht es nicht aus, den Code lediglich zu markieren; es muss auch überprüft werden, ob die Markierung korrekt ausgeführt wurde. Kamerasysteme können an dieser Stelle eine zusätzliche Kontrollebene im Produktionsprozess schaffen.
Mit einer Kamera kann die korrekte Position des Produkts bestimmt, der Code nach der Markierung gelesen oder die Qualitätsstufe des erzeugten DataMatrix-Codes überprüft werden.
In Produktionslinien mit hohen Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit kann das gemeinsame Arbeiten von Laser- und Kamerasystemen dabei helfen, fehlerhafte oder nicht lesbare Codes frühzeitig zu erkennen.
12. Wartung, Service und Verfügbarkeit von Ersatzteilen
Eine Lasermarkiermaschine ist eine industrielle Investition, die über einen langen Zeitraum genutzt werden soll. Daher sollte nicht nur die Erstinstallation, sondern auch der After-Sales-Prozess bewertet werden.
Der Zugang zum technischen Service, Fernsupport, Ersatzteilversorgung, Wartungsverfahren und Bedienerschulungen sind für die langfristige Verfügbarkeit des Systems wichtig.
Wenn eine Maschine an einer kritischen Station in der Produktion ausfällt, können verlängerte Servicezeiten die gesamte Produktionslinie beeinträchtigen. Daher sollte die After-Sales-Organisation des Herstellers oder Lieferanten Teil der Kaufentscheidung sein.
13. Anpassungsfähigkeit an zukünftige Kapazitäts- und Produktänderungen
Eine Maschineninvestition sollte nicht nur für das heutige Produkt betrachtet werden. In den kommenden Jahren kann das Unternehmen Produkte in unterschiedlichen Größen, aus unterschiedlichen Materialien oder in höheren Stückzahlen herstellen.
Daher sollte bewertet werden, ob das System durch Linsenwechsel, unterschiedliche Vorrichtungen, bewegliche Achsen oder neue Automatisierungskomponenten erweitert werden kann.
Ein modulares und projektspezifisch anpassbares System kann den Bedarf reduzieren, zukünftig eine vollständig neue Maschine zu kaufen.
14. Mustertest und Festlegung der Abnahmekriterien
Die Durchführung eines Anwendungstests an einem realen Muster vor dem Kauf einer Lasermarkiermaschine ist einer der wichtigsten Schritte. Der Test sollte nicht nur dazu dienen, zu prüfen, ob die Markierung optisch ansprechend aussieht.
Markierzeit, Kontrast, Tiefe, Codelesbarkeit, Oberflächenverformung, Positionierungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit in der Produktion sollten bewertet werden.
Wenn möglich, sollten die Abnahmekriterien vor dem Kauf klar definiert werden. Beispielsweise kann festgelegt werden, innerhalb wie vieler Sekunden ein bestimmter DataMatrix-Code maximal markiert werden muss oder mit welcher Qualitätsstufe der Code lesbar sein soll.
Dieser Ansatz verdeutlicht die Projekterwartungen sowohl für den Hersteller als auch für das Unternehmen.
15. Gesamtbetriebskosten
Das letzte Kriterium sind die Gesamtbetriebskosten des Systems. Der Katalogpreis der Lasermarkiermaschine stellt nur einen Teil der Investitionskosten dar.
Energieverbrauch, Wartung, Service, Ersatzteile, mögliche Produktionsstillstände, Bedienerzeit, Verbrauchsmaterialbedarf und zukünftige Integrationen können die Gesamtkosten beeinflussen.
Ein System, das zunächst kostengünstig erscheint, kann langfristig höhere Kosten verursachen, wenn es nicht mit der Produktionsgeschwindigkeit Schritt halten kann oder häufig technische Eingriffe erforderlich sind.
Daher sollten bei Preisvergleichen Systeme mit ähnlichen technischen Eigenschaften und derselben Produktionskapazität miteinander verglichen werden.
Für Unternehmen, die eine Investition in Lasermarkierung planen, kann die richtige Auswahl durch die gemeinsame Bewertung von Material, Lasertechnologie, Leistung, optischem System, Geschwindigkeit, Automatisierung, Software, Sicherheit, Service und Gesamtkosten getroffen werden.
Die Lasermarkiermaschinen und -systeme von Venox können entsprechend unterschiedlichen industriellen Anforderungen bewertet werden. Ob die Anwendung mit einem Standardsystem oder mit einer projektspezifischen Lösung realisiert werden sollte, kann anhand der Produktionsbedingungen bestimmt werden.
Für überwiegend schneidorientierte Prozesse können Sie die Seite Laserschneidsysteme aufrufen; für Informationen zu Mustertests auf Ihrem Material, zur technischen Systemauswahl oder zur Integration in eine Produktionslinie können Sie Venox kontaktieren.
