Lasermarkierung und Rückverfolgbarkeit in der Industrie: QR-Code, DataMatrix und Seriennummer

In der industriellen Produktion ermöglicht die Rückverfolgbarkeit, die Identität eines Produkts oder Bauteils während des gesamten Produktionsprozesses zu erhalten und bei Bedarf rückwirkend nachverfolgen zu können. Informationen wie Seriennummer, QR-Code, DataMatrix, Barcode oder Produktcode gehören zu den wichtigsten Elementen dieses Prozesses auf dem physischen Produkt.

Die Lasermarkiertechnologie kann es ermöglichen, diese Informationen dauerhaft und berührungslos auf die Produktoberfläche aufzubringen. Insbesondere in Branchen wie Automobil, Elektronik, Verteidigung, Medizintechnik, Maschinenbau, Haushaltsgeräte und verschiedenen Bereichen der Serienproduktion können Lasermarkierung und Produktrückverfolgbarkeit gemeinsam eingesetzt werden.

Das bloße Aufbringen eines Codes auf ein Bauteil stellt jedoch allein noch kein Rückverfolgbarkeitssystem dar. In einer echten Rückverfolgbarkeitsstruktur muss der physische Code auf dem Produkt mit den Produktionsdaten verknüpft werden, es muss überprüft werden, ob die richtigen Informationen auf dem richtigen Produkt markiert wurden, und diese Daten müssen bei Bedarf erneut abrufbar sein.

Aus diesem Grund können moderne Lasermarkiersysteme Teil umfassenderer Systeme werden, in denen Markiermaschine, Software, PLC, Datenbank, MES- oder ERP-Anbindung, Kameraverifikation und Automatisierungskomponenten zusammenarbeiten.

Wie wird Produktrückverfolgbarkeit durch Lasermarkierung ermöglicht?

Erstellung einer eindeutigen Produktidentität mit einer Seriennummer

Die Seriennummer ist eine der grundlegendsten Methoden zur Identifizierung und Unterscheidung eines Produkts von anderen Produkten. Selbst wenn Tausende von Produkten desselben Modells hergestellt werden, kann jedem Produkt eine andere Seriennummer zugewiesen werden, sodass jedes Bauteil eindeutig identifiziert werden kann.

Eine Seriennummer muss nicht ausschließlich aus fortlaufenden Zahlen bestehen. Produktionsdatum, Werkscode, Liniennummer, Produktmodell, Schichtinformation oder andere vom Unternehmen festgelegte Parameter können in die Struktur der Seriennummer integriert werden.

Beispielsweise kann anhand einer in einem bestimmten Format erstellten Seriennummer erkannt werden, an welchem Tag, auf welcher Linie oder in welcher Produktionsgruppe das Produkt hergestellt wurde.

Das Lasermarkiersystem kann Seriennummern automatisch hochzählen oder die Informationen aus einer zentralen Datenquelle beziehen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, dass der Bediener für jedes Produkt manuell Daten eingibt.

DataMatrix-Lasermarkierung

DataMatrix gehört zu den zweidimensionalen Codetypen, die insbesondere bei industriellen Rückverfolgbarkeitsanwendungen häufig eingesetzt werden. Die Möglichkeit, eine große Datenmenge auf kleiner Fläche unterzubringen, kann für Bauteile mit begrenzter Oberfläche einen wichtigen Vorteil bieten.

Der Code kann Seriennummer, Produktnummer, Produktionsdatum, Chargeninformationen oder andere vom Unternehmen festgelegte Daten enthalten. Da DataMatrix direkt per Laser auf die Produktoberfläche markiert werden kann, ist möglicherweise kein zusätzliches Etikett erforderlich.

Automobilteile, elektronische Komponenten, Teile medizinischer Geräte, Metallkomponenten und verschiedene Produkte mit hohen Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit gehören zu den häufigen Einsatzbereichen der DataMatrix-Markierung.

Es reicht nicht aus, dass der Code lediglich sichtbar ist. Er muss von einer Kamera oder einem Codeleser zuverlässig gelesen werden können. Daher sollten Zellgröße, Kontrast, Markieroberfläche und Laserparameter gemeinsam bewertet werden.

Verknüpfung von Produkt und Daten mit einem QR-Code

Auch QR-Codes können mit Lasermarkiersystemen auf Produkte aufgebracht werden. Ähnlich wie DataMatrix enthalten QR-Codes zweidimensionale Daten und können insbesondere in breiteren Anwendungsszenarien bevorzugt werden.

Ein QR-Code kann direkte Produktinformationen enthalten oder auf eine Webadresse, eine Produktregistrierungsseite, ein technisches Dokument oder eine digitale Datenquelle verweisen.

In industriellen Anwendungen kann der QR-Code für Produktidentifikation, Wartungshistorie, Zugriff auf technische Dokumentation oder die Verknüpfung eines Produkts im Feld mit seinem digitalen Datensatz verwendet werden.

Allerdings sollten der Einsatzbereich des QR-Codes, seine Größe und der Leseabstand bei der Systemauslegung berücksichtigt werden. In sehr kleinen Bereichen kann DataMatrix geeigneter sein, während bei Anwendungen, bei denen der Endbenutzer den Code mit einem Smartphone lesen soll, ein QR-Code bevorzugt werden kann.

Übertragung von Produktionsdaten an das Lasersystem

Eine der wichtigen Phasen eines Rückverfolgbarkeitssystems besteht darin, die richtigen Daten dem richtigen Produkt zuzuordnen. Die auf der Produktionslinie zu verarbeitenden Daten können manuell vom Bediener eingegeben oder aus automatisierten Systemen übernommen werden.

Die Lasermarkiersoftware kann mit PLC, MES, ERP, Datenbank oder Produktionsmanagementsystem kommunizieren und die erforderlichen Informationen abrufen. Dadurch kann das System automatisch bestimmen, welche Informationen markiert werden sollen, wenn das Produkt die Markierstation in der Produktionslinie erreicht.

Wenn beispielsweise ein Automobilteil an der Station ankommt, kann das System den Produkttyp erkennen, die eindeutige Seriennummer aus der zentralen Datenquelle abrufen und aus diesen Informationen einen DataMatrix-Code erzeugen.

Nach Abschluss der Markierung kann das Prozessergebnis wieder an das Produktionssystem zurückgesendet werden. Dieser Ansatz stellt die Verbindung zwischen dem physischen Produkt und dem digitalen Produktionsdatensatz her.

Codeverifikation und Qualitätskontrolle mit Kamera

Die Integration einer Kamera in das Lasermarkiersystem kann den Rückverfolgbarkeitsprozess von einer Struktur, die ausschließlich die Markierung umfasst, in ein System erweitern, das auch die Verifikationsphase einschließt.

Nach der Markierung kann die Kamera den QR-Code oder DataMatrix-Code auf dem Produkt lesen. Dadurch kann überprüft werden, ob der Code vorhanden ist, ob er die richtigen Daten enthält und ob er vom Leser erkannt werden kann.

In einigen Systemen kann auch die Codequalität anhand bestimmter Parameter bewertet werden. Probleme wie geringer Kontrast, fehlerhafte Zellstruktur oder unvollständige Markierung können während der Produktion erkannt werden.

Diese Kontrolle kann insbesondere bei hohen Produktionsstückzahlen wichtig sein, um zu verhindern, dass fehlerhafte Produkte in den nächsten Prozessschritt gelangen.

Worauf sollte bei der Auslegung industrieller Rückverfolgbarkeitssysteme geachtet werden?

Auswahl der richtigen Lasertechnologie

Unabhängig davon, wie korrekt der für eine Rückverfolgbarkeitsanwendung verwendete Code gestaltet ist, kann es schwierig sein, eine lesbare und dauerhafte Markierung zu erzielen, wenn die Lasertechnologie nicht zum Material passt.

Auf Metalloberflächen können Faserlasersysteme häufig eingesetzt werden. Bei bestimmten Kunststoff- und organischen Oberflächen können CO₂-Laser bevorzugt werden, während bei empfindlichen Kunststoffen oder Produkten, bei denen eine geringe Wärmeeinwirkung wichtig ist, UV-Laser in Betracht gezogen werden können.

Auch Oberflächenbeschichtung, Lackierung, Eloxierung oder Materialzusätze können das Ergebnis der Lasermarkierung beeinflussen.

Aus diesem Grund sollten bei der Auswahl eines Systems aus den Lasermarkiermaschinen von Venox nicht nur der Codetyp, sondern auch die Eigenschaften des zu markierenden Materials berücksichtigt werden.

Dauerhafte Markierung und Produktlebensdauer

Das Ziel eines Rückverfolgbarkeitssystems besteht nicht nur darin, das Produkt zum Zeitpunkt der Herstellung zu identifizieren. In vielen Anwendungen wird erwartet, dass die Markierung während der gesamten Lebensdauer des Produkts lesbar bleibt.

Das Produkt kann Öl, Chemikalien, Temperatur, Reibung, Außenbedingungen oder verschiedenen mechanischen Einwirkungen ausgesetzt sein. Daher sollte die Beständigkeit der Markierung unter realen Einsatzbedingungen bewertet werden.

Bei einigen Anwendungen kann ein oberflächlicher Kontrast ausreichen, während bei anspruchsvoller industrieller Nutzung eine tiefere oder widerstandsfähigere Markierung erforderlich sein kann.

Bei Mustertests sollten nicht nur das anfängliche Erscheinungsbild der Markierung, sondern auch die Umweltbedingungen berücksichtigt werden, denen das Produkt ausgesetzt sein wird.

Produktionsgeschwindigkeit und Zykluszeit

Das Rückverfolgbarkeitssystem sollte die Produktionskapazität nicht reduzieren. Insbesondere bei Produktionslinien mit hohen Stückzahlen ist es wichtig, dass Lasermarkierung und Kameraverifikation mit der bestehenden Zykluszeit kompatibel sind.

Die im Code enthaltene Datenmenge, die Markiergröße, die Fülldichte, die Laserleistung und die Materialstruktur können die Bearbeitungszeit beeinflussen.

Darüber hinaus sind die Positionierung des Produkts an der Station, die Markierung des Codes, das Lesen mit der Kamera und das Ausschleusen des Produkts aus der Linie Bestandteile der gesamten Zykluszeit.

Daher sollte bei der Systemauslegung nicht nur die theoretische Lasermarkiergeschwindigkeit, sondern der tatsächliche Produktionszyklus der Station bewertet werden.

Verhinderung der Markierung eines falschen Codes auf dem falschen Produkt

Eines der kritischsten Risiken in Rückverfolgbarkeitssystemen besteht darin, einen korrekt formatierten Code auf das falsche Produkt aufzubringen. Selbst wenn der Code technisch lesbar ist, verliert das Rückverfolgbarkeitssystem seine Zuverlässigkeit, wenn er nicht mit dem Produkt übereinstimmt.

Um dieses Risiko zu reduzieren, kann der Produkttyp über Sensor, Barcodeleser, RFID, Kamera oder PLC verifiziert werden. Das System kann das entsprechende Markierrezept nur dann aktivieren, wenn das erwartete Produkt eingetroffen ist.

Bei Anwendungen, bei denen der Bediener das Produkt manuell auswählen muss, können zusätzliche Maßnahmen wie Benutzerberechtigungen und Rezeptkontrolle eingesetzt werden.

Mit zunehmendem Automatisierungsgrad kann die Zuordnung zwischen Produkt und Markierdaten stärker kontrolliert gestaltet werden.

Datenspeicherung und rückwirkende Abfrage

Das Vorhandensein einer Seriennummer auf dem Produkt reicht möglicherweise nicht aus, um eine rückwirkende Abfrage durchführen zu können. Es muss dokumentiert werden, mit welchen Informationen die Seriennummer im Produktionssystem verknüpft ist.

Produktionszeit, eingesetzte Maschine, Produktionslinie, Bediener, Chargennummer, Testergebnis oder Qualitätsinformationen können mit der Seriennummer verknüpft werden.

Wenn später ein Qualitätsproblem mit dem Produkt auftritt, kann über die Seriennummer auf den entsprechenden Produktionsdatensatz zugegriffen werden.

Diese Struktur kann in vielen unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden, von Garantieprozessen und Qualitätsanalysen bis hin zu Rückrufaktionen und Prozessverbesserungen.

Rückverfolgbarkeitsanwendungen in verschiedenen Branchen

Der Bedarf an Lasermarkierung und Rückverfolgbarkeit kann je nach Branche unterschiedlich sein. In der Automobilindustrie stehen bauteilbezogene DataMatrix- und Seriennummernanwendungen im Vordergrund, während in der Elektronikindustrie sehr kleine Komponenten mit hoher Auflösung markiert werden müssen.

Bei medizinischen Produkten kann die Verknüpfung der Produktidentität mit dem Produktionsdatensatz wichtig sein. Im Maschinenbau können Teilenummern, Seriennummern und technische Informationen dauerhaft auf das Produkt aufgebracht werden.

Ähnliche Systeme können auch in den Bereichen Haushaltsgeräte, Verteidigung, Elektro-Elektronik, Metallverarbeitung und verschiedenen Serienproduktionsbranchen entsprechend der jeweiligen Produktionsstruktur angepasst werden.

Daher sollte ein Rückverfolgbarkeitssystem nicht als Standardprodukt betrachtet werden, sondern als ein Prozess, der entsprechend dem Daten- und Produktionsfluss des Unternehmens gestaltet werden muss.

Lasermarkierungs- und Rückverfolgbarkeitslösungen mit Venox

Venox Lasermarkierungslösungen können auch bei Projekten eingesetzt werden, bei denen Produktionsdaten mit dem physischen Produkt verknüpft werden müssen, anstatt lediglich visuelle Informationen auf die Produktoberfläche aufzubringen.

Abhängig von den Anforderungen der Anwendung können Faser-, CO₂- oder UV-Lasertechnologien gemeinsam mit kundenspezifischen Vorrichtungen, Sensoren, PLC-Kommunikation, Kamerasystemen und verschiedenen Automatisierungskomponenten konfiguriert werden.

Die Übernahme variabler Daten wie Seriennummern, QR-Codes oder DataMatrix-Codes aus zentralen Systemen und die automatische Durchführung des Markiervorgangs können manuelle Prozesse in der Produktionslinie reduzieren.

Um zu bewerten, wie ein Lasermarkiersystem in Ihre bestehende Produktionslinie integriert werden kann, können Sie die Lösungen für Lasermarkiermaschinen und -systeme prüfen.

Für Schneidprozesse und andere Laseranwendungen können Sie die Seite Laserschneidsysteme aufrufen; für eine technische Bewertung Ihres Projekts zur Rückverfolgbarkeit mit QR-Code, DataMatrix, Seriennummer oder Produktionslinie können Sie Venox kontaktieren.