Inline-Lasermarkierungsmaschine: Unterbrechungsfreies Kodieren und Rückverfolgbarkeit in der Serienproduktion

Was ist eine Inline-Lasermarkierungsmaschine?

Direkte Integration in die Produktionslinie

Die Inline-Lasermarkierungsmaschine ist eine industrielle Lösung, die das Codieren von Produkten während ihrer Bewegung auf dem Förderband ermöglicht, ohne sie anzuhalten. Dank Galvo-Scan-Kopf, Sensoren und PLC-Integration werden Informationen wie Seriennummer, Datum, Charge, QR/DM-Barcode, Logo innerhalb von Millisekunden in die Oberfläche eingebracht.

Kontaktloses und schnelles Markieren

Da der Prozess berührungslos erfolgt, gibt es keinen mechanischen Verschleiß und keinen Verbrauch von Farbe/Etiketten. Dieser Ansatz senkt die Kosten auf Hochvolumenlinien und erhält die Lesbarkeit über lange Zeit.

Welche Laserquelle sollte gewählt werden?

Faserlaser (1064 nm)

Scharfer Kontrast auf Metall, harten Kunststoffen und eloxierten Oberflächen. Standardlösung in Automobilindustrie, Maschinenbau und Metallverpackung.

CO₂-Laser (10,6 μm)

Schnelles Markieren auf organischen Oberflächen (Papier, Karton, Holz, Leder) und vielen Kunststoffverpackungen. Ideal für Haltbarkeitscodes in Lebensmittel- und Getränkelinien.

UV-Laser (355 nm)

Durch sehr geringe Wärmewirkung ermöglicht er Mikromaßstab-Codierung auf Glas, Silizium, medizinischen Polymeren und elektronischen Komponenten.

Maschinenarchitektur und Komponenten

Galvo-Scan-Kopf

Lenkt den Strahl mit Hochgeschwindigkeitsspiegeln. Hält mit Linien takten Schritt bei Scangeschwindigkeiten von mehreren tausend Millimetern pro Sekunde. Die richtige F-Theta-Linse bestimmt sowohl Fläche als auch Spotdurchmesser.

Dynamische Fokussierung und Z-Achs-Nachführung

Bewahrt Schärfe und Präzision per Autofokus, selbst wenn die Produkthöhe variiert. Erhöht den Qualitätsstandard bei Teilen mit komplexer Geometrie.

Encoder- und Sensorset

Misst in Echtzeit Fördergeschwindigkeit und Produktposition, um das Markierfenster korrekt zu timen. So werden Motion Blur und Versatzfehler verhindert.

PLC-/Roboterintegration

Die Maschine kommuniziert über I/O mit dem PLC der Linie und arbeitet bei Bedarf synchron mit Robotern oder Pick&Place-Systemen.

Vision- und Verifikationsmodul

Die integrierte Kamera liest und bewertet Codes nach ANSI/ISO-Metriken; bei Qualitätsabweichungen erfolgt eine sofortige Warnung, wodurch die Ausschussrate sinkt.

Installation je nach Produktionsszenario

Hochgeschwindigkeits-Förderer

Auf Linien mit hunderten Einheiten pro Minute wie Getränkedosen, Glasflaschen oder Blisterverpackungen wird mit Faser-/CO₂-Köpfen Ein-Pass-Kodierung angewandt. Die Encodersynchronisation ist ein kritisches Element.

Linien mit großer Produktvielfalt

In Betrieben mit hoher SKU-Zahl ruft die Maschinensoftware mittels Rezeptverwaltung und Datenbankanbindung bei Produktwechsel automatisch Parameter ab; Rüstzeiten verkürzen sich.

Linien mit kritischer Rückverfolgbarkeit

In Automobil, Luftfahrt und Medizintechnik ist eine eindeutige ID Pflicht. Lasermarkiersysteme verbinden sich mit ERP/MES und erzeugen teilebasierte, eindeutige Codes.

Vorteile: Warum eine Inline-Maschine?

Kontinuierlicher Fluss und Taktzeitkonformität

Markieren ohne Produktstopp beeinflusst die Taktzeit der Linie nicht. Das bringt direkte Vorteile bei Effizienz und Energieverbrauch.

Niedrige Gesamtkosten

Keine Tinte, Etiketten oder Verbrauchsmaterialien; keine Reinigung und Abfallentsorgung. Mit periodischer Optikpflege bleiben die Gesamtkosten unter Kontrolle.

Hohe Lesbarkeit und Beständigkeit

Laserkennzeichnungen sind widerstandsfähig gegen Abrieb, Hitze und Chemikalien. Die Langzeit-Lesbarkeit von Barcode/DM/QR-Codes ist im Feld bewährt.

Flexible Daten und Automatisierung

Auftrags-, Chargen- sowie Datums-&-Uhrzeitinformationen werden automatisch aus dem ERP übernommen; variable Daten werden in Echtzeit geschrieben. Manuelle Eingabefehler entfallen.

Anwendungsbereiche

Automotive und Haushaltsgeräte

Dauerhafte Codierung von Chassis-/Subchassis-Teilen, Motorbauteilen, Kabelsätzen, Schaltern und Tastern; Schlüsselfunktion für das Rückrufmanagement.

Elektronik und PCB

Mikro-DataMatrix auf Leiterplatten, Teil-/Chargencode auf Steckverbindern; hoher Kontrast im Mikromaßstab mit UV-/Faser-Kombinationen.

Lebensmittel, Getränke und Kosmetik

Mit CO₂ MHD/Charge-Codierung auf Verpackung, Etikett und Karton; kontaktlos, hygienisch und schnell.

Medizin und Pharma

Dauerhafte Markierung gemäß UDI/GTIN-Anforderungen, auch nach Sterilisation lesbar.

Technische Parameter und Tipps

Leistungs- und Geschwindigkeitsabstimmung

20–50 W Faserlaser sind typisch für Metalle und harte Kunststoffe; 30–60 W CO₂ ist bei Verpackungen verbreitet. Verweilzeit (dwell time) und Frequenz an die Liniengeschwindigkeit anpassen.

Objektivwahl

110×110 mm Linse für kleine Teile und hohe Auflösung; 200×200 und 300×300 mm für großflächige Kodierung. Mit größerer Linse wächst der Spotdurchmesser; Leistung/Geschwindigkeit neu optimieren.

Kontrastoptimierung

Bei Metall für Annealing geringe Leistung/lange Verweilzeit; für tiefe Gravur hohe Spitzenleistung. Bei Kunststoffen das Verhältnis Geschwindigkeit–Leistung–Frequenz parametrisch balancieren, um Oberflächenbrand zu vermeiden.

Qualitätsverifikation

Visuelle Einstufung gemäß ISO/IEC 15415 (2D) und 15416 (1D); Klasse A/B anstreben. Bei niedriger Klasse automatische Alarmierung verknüpfen.

Software und Datenmanagement

ERP/MES-Integration

Arbeitsauftrag, Charge und Datum werden direkt übernommen; der Rückverfolgbarkeitsdatensatz nach der Produktion wird automatisch aktualisiert. Bedienfehler werden minimiert.

Rezept- und Versionskontrolle

Für jede Produktfamilie wird eine Markierrezeptur gespeichert; Änderungen werden versioniert. Das liefert digitale Nachweise für Qualitätsaudits.

Bedienoberfläche

Autorisierung, Vorlagenauswahl, Live-Kameravorschau und Fehlerlogs auf einem Bildschirm. Mehrsprachige UI erhöht die Akzeptanz im Feld.

Installation und Inbetriebnahme

Vorarbeit: Muster und DOE

Durch Design of Experiments (DOE) mit verschiedenen Kombinationen aus Geschwindigkeit/Leistung/Frequenz wird das Parameterfenster ermittelt. Dieses Fenster wird in der SOP dokumentiert.

Mechanische Integration

Der Laserkopf ist vibrationsisoliert am Förderer zu montieren; Gehäuse und Absaugleitung müssen korrekt gegen Reflexionen positioniert werden.

Absaugung und Filtration

Für beschichtete Oberflächen wird eine Kombination aus HEPA + Aktivkohle gegen Partikel und Rauch empfohlen. So bleiben Optiklebensdauer und Bedienergesundheit erhalten.

Wartung und Kontinuität

Periodische Optikreinigung

Regelmäßige Kontrolle von Linse und Schutzglas; verschmutzte Optiken verursachen Kontrastabfall und Schwankungen in der Codequalität.

Software-Updates

Code-Prüfalgorithmen und ERP-Connectoren aktuell halten. Sicherheits-Patches nicht vernachlässigen.

Ersatzteile und SLA

Bei hoher Schichtlast per SLA maximale Uptime anstreben; Bestandsstrategie für kritische Optiken und Elektronik festlegen.

Checkliste für die richtige Maschinenauswahl

Material und Oberfläche

Metall: Faser; organisch/Kunststoff: CO₂; Glas/Silizium: UV. Bei Beschichtung/Epoxid/Farbe zunächst eine Ablations-Strategie bewerten.

Liniengeschwindigkeit und Teileabstand

Ist ein encoder-synchronisierter Galvo erforderlich? Teileabstand und Vibrationsniveau bestimmen das Parameterfenster.

Codetyp und Qualitätsziel

1D/2D-Standard, Abmessungen und Zielklasse (A/B). Ein Vision-System und ein Mechanismus zur Ausschleusung können erforderlich sein.

Integration und Software

ERP/MES-Anbindung, Datenbank, Rezeptverwaltung. Unterstützung von Standardprotokollen (OPC-UA, Modbus, Profinet) auf Maschinen- und Systemseite.