Marcado de piezas 'sobre la marcha'

Así como dejar una marca es importante en la vida, también es un elemento esencial en muchos procesos de fabricación de productos. Las marcas de productos pueden tomar varias formas, incluidos logotipos, códigos QR y números de serie. En algunas industrias, poner una marca distintiva en cada parte es vital para fines de trazabilidad.

Sin embargo, el problema es que las técnicas comunes de marcado estático no se adaptan bien a los procesos de fabricación automatizados modernos centrados en minimizar el tiempo del ciclo. Pero si sus presupuestos lo permiten, las fábricas tienen otra opción: sistemas de marcado láser totalmente automatizados diseñados para integrarse en las líneas de fabricación. Marcando "sobre la marcha" a medida que las piezas se mueven a lo largo de la línea, estos sistemas pueden hacer su trabajo sin ralentizar la producción.

El marcado sobre la marcha también se puede hacer con tinta, pero las empresas que venden sistemas láser dicen que su tecnología es una mejor opción. Por un lado, señalan que los láseres hacen marcas más duraderas en las piezas.

Los láseres dejan marcas indelebles en las piezas. Imagen cortesía de Trumpf

"Con el láser, está cambiando el material y obteniendo una marca más resistente a los arañazos en comparación con una inyección de tinta, donde la marca está solo en la superficie y no en la superficie", dijo Albert Jung, especialista en tecnología de marcado de Trumpf Inc. en Farmington, Connecticut. "Puedes rascar una tinta, pero una marca (láser) debe pulirse en una pieza de acero".

Además, las empresas de marcado láser dicen que sus sistemas son más confiables que sus contrapartes de inyección de tinta, que tienen boquillas que pueden obstruirse y dificultar el marcado.

Como resultado, "necesitan mantenimiento continuamente", dijo Jerome Landry, especialista en aplicaciones de Laserax Inc. en la ciudad de Quebec.

Por el contrario, dijo que un sistema láser no requiere mantenimiento.

"Lo instalas", dijo Landry, "y básicamente tienes algo que funciona sin problemas".

Luego está el contraste de consumibles.

Los vendedores de sistemas basados ​​en tinta "realmente ganan dinero con los consumibles: la tinta, los solventes y otras cosas que se usan en ese proceso", dijo Rick Jones, ingeniero principal de soporte de Pryor Technology Inc. en Ashland, Virginia. Pero en los procesos de marcado láser, "los consumibles son prácticamente cero".

El marcado láser es un proceso totalmente automatizado que puede marcar una pieza en una fracción de segundo. Los sistemas de Trumpf utilizan un software para calcular la velocidad de una cinta transportadora que transporta piezas y la alinea con la velocidad de los espejos láser, que son movidos por un par de motores. Esto permite que el sistema marque partes mientras están en el campo de escaneo del láser, explicó Jung.

Aunque los usuarios no tienen que pagar por la tinta y otros consumibles, el láser es un artículo caro. Landry dijo que el costo de un sistema de marcado láser sobre la marcha oscila entre aproximadamente $ 60,000 y $ 120,000 en comparación con aproximadamente $ 10,000 a $ 30,000 para un sistema de tinta. Agregó, sin embargo, que los sistemas láser eventualmente compensan esta diferencia de costos a través de ahorros en tinta y otros consumibles a lo largo del tiempo. Esto podría llevar un año en operaciones de fabricación de gran volumen, dijo, y "más de dos a tres años" en entornos donde la producción es más lenta.

Consideraciones de producción

Disminuir la velocidad de una línea de marcado significa también ralentizar la producción.

Por lo tanto, "al integrar un láser para marcar en una celda automatizada, desea asegurarse de que el paso adicional no reduzca las capacidades de volumen del proceso", dijo Landry.

Una forma de acelerar el marcado láser para cumplir con los requisitos de producción es optar por un láser de mayor potencia.

"Hasta cierto punto, esto es escalable", dijo Jung. "Entonces, si su marca tomaría un segundo con un sistema de 10 W, puede escalar hasta un sistema de 20 W y reducir el tiempo a medio segundo".

Este sistema de marcado láser sobre la marcha personalizado fue diseñado para cumplir con los requisitos de un proceso de producción en particular. Imagen cortesía de Pryor Technology

Jones dijo que un sistema de 20 W es "muy estándar" para aplicaciones de marcado industrial, aunque cree que Pryor Technology ha proporcionado potencia láser de hasta 300 W a los clientes.

La desventaja de aumentar la potencia del láser, por supuesto, es que también hace que el precio del láser sea aún más alto.

"El costo aumenta significativamente a medida que aumenta la potencia para cumplir con el tiempo de ciclo objetivo", dijo Jones.

Para aquellos que desean un marcado más rápido pero que ya utilizan la potencia láser más alta disponible, otras opciones pueden ayudar a alinear el proceso de marcado con los objetivos de producción. Una alternativa es comprar un segundo sistema de marcado láser. Jung dijo que los dos sistemas se pueden implementar en un par de formas diferentes. Un enfoque es usar ambos sistemas en la misma línea, con el primer láser que los componentes encuentran marcando cada otra parte y con el segundo láser marcando las partes restantes aguas abajo. O los fabricantes pueden usar dos cintas transportadoras y un sistema de marcado láser con cada una.

Otra consideración cuando el tiempo es esencial es la marca en sí.

A medida que una parte se mueve a través del área de marcado, dijo Jones, "tiene una cantidad limitada de tiempo en el que puede marcarla de manera efectiva, lo cual depende de la aplicación. Algunas personas tienen entre 15 y 30 segundos; otras, medio segundo. Cuando solo tienes medio segundo, a veces tienes que hacer concesiones sobre cuánto marcas".

Esto significa que los usuarios de sistemas de marcado sobre la marcha podrían tener que reducir el tamaño del logotipo o los caracteres individuales de una marca y/o reducir la cantidad de contenido de una marca. Así, por ejemplo, en lugar de 12 caracteres de 4 mm (0,16") de alto cada uno, es posible que una marca deba reducirse a cinco caracteres de 3 mm (0,12") de alto cada uno para cumplir con los requisitos de la aplicación. O en lugar de una marca negra en negrita, los fabricantes conscientes del tiempo podrían tener que optar por una gris oscuro.

Manejar las desventajas

Ajustar el proceso para cumplir con los requisitos de la aplicación no es el único elemento en la lista de tareas pendientes para los fabricantes que eligen el marcado láser sobre la marcha. Otro aspecto es descubrir cómo lidiar con el peligro potencial que representa el láser en un entorno de producción.

"Con los láseres de fibra, uno de los desafíos únicos es que los ojos humanos no pueden ver la luz", dijo Jones. "Puede desprender su retina en una fracción del tiempo que le toma darse cuenta de que parpadeó, y está permanentemente ciego. Por lo tanto, a menudo tiene que proteger el sistema o encerrar toda la habitación lejos de los ojos humanos".

Cuando se instala un sistema Laserax, el área de marcado se cierra parcialmente para garantizar que sea de "Clase 1 en términos de seguridad láser", dijo Landry.

Esto significa que el área de la máquina es segura para el personal que no usa equipo de protección.

Además de ser peligroso para los humanos, el marcado láser puede tener un impacto inaceptable en ciertas partes.

Los sistemas de marcado por láser de fibra LXQ están diseñados para una rápida integración en las líneas de producción. Imagen cortesía de Laserax

Con respecto al efecto del marcado láser en la calidad de la pieza, "está bien para la mayoría de las aplicaciones industriales porque solo crea una rugosidad superficial de aproximadamente 30 µm (0,001")", dijo Landry. "Si coloca el dedo sobre el marcado, sentirá que es algo tosco. Pero no está excavado en el material y realmente no cambia nada en la estructura".

Sin embargo, dijo, los fabricantes médicos no utilizan los sistemas de marcado sobre la marcha de Laserax debido a los estrictos requisitos de acabado de la superficie de esa industria.

Los fabricantes de piezas de paredes delgadas en cualquier industria deberían estar preocupados por el marcado láser. Estos fabricantes pueden marcar sobre la marcha, pero es posible que tengan que aceptar una marca que sea muy diferente de la que pondrían en piezas más resistentes.

"Si tiene una pieza de metal delgada y quiere una marca muy oscura, puede hacer un grabado negro que se evaporará de 5 a 10 µm (0.0002" a 0.0004") encima de esa parte, pero está introduciendo mucho calor. ", dijo Jung. "Si esto deforma la pieza, debe cambiar el proceso".

Por ejemplo, un fabricante podría cambiar a un grabado blanco delicado que afectaría solo a los 2 µm (0,00008") a 5 µm superiores de la superficie de la pieza.

"Ahora está introduciendo menos calor pero aún creando una marca visible en la pieza", dijo Jung.

Un papel valioso

Aunque se adapta mejor a las líneas de producción de alta velocidad, el marcado láser sobre la marcha puede desempeñar un papel valioso en muchos entornos de fabricación.

"En cualquier lugar donde ya tenga el producto moviéndose de manera automatizada y no quiera sacarlo de ese proceso para una operación adicional, le permite hacer el marcado en línea", dijo Jones.

Esto es crucial porque marcar el tiempo puede hacer o deshacer algunas instalaciones. Dijo que una planta que fabrica un componente de motor a reacción al mes podría tener todo el tiempo del mundo para marcar productos.

En otros casos, sin embargo, si el tiempo del ciclo "está una décima de segundo por encima del objetivo, puede cerrar una fábrica", dijo Jones. "Con el marcado sobre la marcha, puede tener un efecto casi nulo en el tiempo de ciclo en el sistema".

William Leventon es editor colaborador de la revista Cutting Tool Engineering. Comuníquese con él por teléfono al 609-920-3335 o por correo electrónico a [email protected].

Laserax Inc.844-471-0144www.laserax.com

Pryor Technology Inc.804-496-6669www.pryortechnology.com

Trumpf Inc.860-255-6000www.trumpf.com