Laserbeschriftung wertet Kreismesser auf

Eine Tür von 1,96 m Höhe und 1,38 m Breite war das alles limitierende Element. Durch diese Öffnung musste die neue Laserbeschriftungsanlage bei der von den Steinen GmbH & Co. KG an ihren Aufstellort gebracht werden. Als dann der Tag X anstand, war zwar noch die Zarge zu entfernen, doch am Ende passte die Maschine durch die Tür und konnte in den Fertigungsablauf zwischen Reinigung und Endkontrolle integriert werden.

Genau wie dieses Problem wurden auch die übrigen Herausforderungen gelöst, denn Udo Bäcker, bei dem Remscheider Unternehmen verantwortlich für die Projektierung und Inbetriebnahme der Anlage, gibt freimütig zu: „Wir waren ein anspruchsvoller Kunde.“ Doch mit den beiden Partnern ACI Laser GmbH und BAT Maschinenbau GmbH wurde das Projekt zu einem erfolgreichen Ende geführt.

Die Firma von den Steinen fertigt in erster Linie Kreismesser für die unterschiedlichsten Anwendungen. Eine besondere Stärke liegt in rostfreien Produkten für die Lebensmittelindustrie. Weitere wichtige Abnehmer sind die Gummi- und Kunststoffindustrie sowie die Textil- und Papierbranche. Die Beschriftung der Kreiswerkzeuge erfolgte bislang entweder durch Ätzen, elektrolytisch oder durch Nadelprägen.

„Wegen der erforderlichen Schablonen waren Änderungen bei der Beschriftung aufwändig und teuer“, verweist Bäcker auf einen Nachteil. „Beim Nadelprägen haben die Kunden zudem den Verzug der Messer kritisiert. Hinzu kommen noch eine eingeschränkte Flexibilität und ein erhöhter zeitlicher Aufwand.”

Anlage zur Laserbeschriftung musste kompakt und flexibel sein

Deshalb entschied man sich Mitte 2006, auf die Laserbeschriftung zu setzen, und schaute sich am Markt um. „Die Laseranlage musste dabei nicht nur kompakt sein, sie sollte auch verschiedene Kreismessertypen in einer vorgegebenen Taktzeit beschriften und automatisch oder manuell bestückt werden können“, nennt Bäcker, inzwischen zuständig für die technische Kundenberatung, die wichtigsten Anforderungen.

Für den Sondermaschinenbauer BAT keine leichte Aufgabe. „Wegen der räumlichen Enge sind wir deshalb auch von einem Scara- zu einem Knickarmroboter übergegangen“, erinnert sich Peter Vollmert, Leiter Konstruktion bei dem Meinerzhagener Unternehmen, an eine erforderliche Änderung. „Ansonsten machte uns die Produktvielfalt zu schaffen.“ Denn die Dicke der Kreismesser reichte von 0,2 bis 30 mm bei Durchmessern zwischen 50 und 400 mm. Außerdem musste die Beschriftung passend zu eventuell vorhandenen Nebenlöchern oder Nuten angeordnet werden.

Um die Vielzahl der Messer mit ihren verschiedenen Beschriftungen zu bewältigen, hat der Maschinenbauer einen Dual-Core-Industrie-PC eingesetzt, auf dem eine Soft-SPS und die Beschriftungssoftware laufen. Die SPS bietet die Möglichkeit, 10000 Produkte in übersichtlichen Bedienbildern zu verwalten.

Diodengepumpter Festkörperlaser in der Beschriftungsanlage

Herzstück der Beschriftungsanlage ist ein diodengepumpter Festkörperlaser von ACI mit 12 W, der im Pulsbetrieb gefahren wird. Das Besondere des Nd:YAG-Lasers ist die Integration aller optischen, elektronischen und mechanischen Komponenten in einem Gehäuse. Die integrierte thermoelektrische Kühlung erspart platzraubende und wartungsintensive Versorgungs- und Kühleinheiten.

In der Maschine muss der Laser ein Beschriftungsfeld von 180 mm × 180 mm bearbeiten. „Je nach Dicke des Werkstücks erfolgt vom Programm aus eine automatische Höhenverstellung des Lasers, um immer den richtigen Fokusabstand zu haben“, erklärt Udo Bäcker.

Damit ein gleichzeitiges Be- und Entladen der Beschriftungsanlage möglich ist, wurden zwei getrennte, mit automatischen pneumatischen Schutztüren versehene Bereiche geschaffen. In denen befinden sich je ein Rohteil- und ein Fertigteilmagazin.

Knickarmroboter positioniert Kreismesser für die Laserbeschriftung

Der Knickarmroboter mit einer Traglast von 5 kg entnimmt ein Kreismesser aus dem Magazin und fährt es über die Ausrichtstation. Dort wird die Position von Nebenlöchern oder Nuten erfasst. Dann legt der Roboter das so ausgerichtete Werkstück auf einen Rundschalttisch, der es in die Laserkabine schwenkt.

Als Unterlage für das Kreismesser dient ein Moosgummistreifen. „Damit wird ein Verrutschen verhindert und wir benötigen keine verschiedenen Aufnahmen“, weist Anlagenexperte Bäcker auf ein kleines, aber wirkungsvolles Detail hin. Für die unterschiedlichen Messergrößen stehen drei Sauggreifer zur Verfügung.

Ein weiteres Feature ist, dass der Laser nach dem Beschriften die Bauteile von Schmauchspuren reinigt. Es ist daher keine Nacharbeit mehr erforderlich.

Korrosion wird trotz Laserbeschriftung vermieden

Getüftelt hat Udo Bäcker gemeinsam mit den ACI-Experten auch, um das Problem Korrosion in den Griff zu bekommen. Weil durch den Laser das Gefüge der unbeschichteten Werkstücke geschädigt wird, ist Rost normalerweise nicht zu vermeiden. „Doch wir haben durch die richtige Wahl der Prozessparameter am Laser gezeigt, dass es auch ohne Korrosion geht“, will Bäcker jedoch nicht die Einzelheiten verraten. Und in aufwändigen Salzsprühtests in der eigenen Anlage bei von den Steinen konnte das Ergebnis belegt werden.

Seit Februar dieses Jahres läuft die Laserbeschriftungsanlage. „Seither können wir diese Dienstleistung unseren Kunden anbieten und haben damit ein Alleinstellungsmerkmal in der Branche“, sagt Markus Busch, Bereichsleiter Vertrieb und Technik bei von den Steinen. Die Abnehmer sehen in der Beschriftung inzwischen eine Aufwertung ihres Produkts und der Service wird verstärkt angenommen. „Wir haben eine um etwa 10% gestiegene Nachfrage“, freut sich Busch.

„Der Laser ermöglicht dabei individuell gestaltete Beschriftungen, ob Artikel-Nummern, Logos oder Hinweise zum Nachschleifen“, verweist das Mitglied der Geschäftsführung auf die Freiheiten. Der zügige und erfolgreiche Abschluss des Projekts beruhte auf einer intensiven, partnerschaftlichen Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Unternehmen, die auch über den Projektabschluss hinaus weiter besteht. Die Beschriftungsanlage ist bei von den Steinen ein wichtiger Baustein bei der Neuausrichtung im Bereich Dienstleistung und Service.