Marcado de piezas "sobre la marcha"

Jul 02, 2023

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

Sin embargo, el problema es que las técnicas comunes de marcado estático no son adecuadas para 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 líneas de fabricación. Al marcar "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 dejan marcas más duraderas en las piezas.

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

"Con el láser, se cambia el material y se obtiene una marca más resistente a los arañazos en comparación con un chorro de tinta, donde la marca sólo está en la superficie y no en la superficie", dijo Albert Jung, especialista en tecnología de marcado de Trumpf Inc. en Farmington, Connecticut. "Se puede raspar la tinta, pero es necesario pulir una marca (láser) 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 continuo”, dijo Jerome Landry, especialista en aplicaciones de Laserax Inc. en la ciudad de Quebec.

Por el contrario, afirmó, un sistema láser no requiere mantenimiento.

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

Luego está el contraste de los consumibles.

Los vendedores de sistemas basados ​​en tinta “realmente ganan dinero con los consumibles: la tinta, los solventes y otras cosas utilizadas 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 nulos”.

El marcado láser es un proceso totalmente automatizado que puede marcar una pieza en una fracción de segundo. Los sistemas de Trumpf utilizan software para calcular la velocidad de una cinta transportadora que transporta piezas y alinearla con la velocidad de los espejos láser, que son movidos por un par de motores. Esto permite que el sistema marque piezas 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 coste de un sistema de marcado láser sobre la marcha oscila entre aproximadamente 60.000 y 120.000 dólares, en comparación con aproximadamente entre 10.000 y 30.000 dólares para un sistema de tinta. Sin embargo, añadió que los sistemas láser eventualmente compensan esta diferencia de costos mediante el ahorro en tinta y otros consumibles con el tiempo. Esto podría llevar un año en operaciones de fabricación de gran volumen, dijo, y “más bien dos o tres años” en entornos donde la producción es más lenta.

Consideraciones de producción

Ralentizar una línea de marcado significa también ralentizar la producción.

Por lo tanto, "al integrar un láser para marcar en una celda automatizada, hay que 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 tu marca tardaría un segundo con un sistema de 10 W, puedes ampliarlo a un sistema de 20 W y reducir el tiempo a medio segundo".

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

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 elevado.

"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 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 adquirir un segundo sistema de marcado láser. Jung dijo que los dos sistemas se pueden implementar de dos maneras diferentes. Un enfoque es utilizar ambos sistemas en la misma línea, con el primer láser que encuentran los componentes marcando cada dos partes y con el segundo láser marcando las partes restantes más adelante. O los fabricantes pueden utilizar dos cintas transportadoras y un sistema de marcado láser en cada una.

Otra consideración cuando el tiempo es esencial es la marca misma.

A medida que una pieza se mueve a través del área de marcado, dijo Jones, “tienes una cantidad de tiempo limitada en la que puedes marcarla efectivamente, lo cual depende de la aplicación. Algunas personas disponen de 15 a 30 segundos; algunos tienen medio segundo. Cuando sólo tienes medio segundo, a veces tienes que hacer concesiones en cuanto a cuánto marcas”.

Esto significa que los usuarios de sistemas de marcado sobre la marcha podrían tener que reducir el tamaño del logotipo o de los caracteres individuales de una marca y/o recortar 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 sea necesario reducir una marca 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 llamativa, los fabricantes preocupados por el tiempo podrían tener que optar por una marca gris oscuro.

Manejando 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 abordar 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 la retina en una fracción del tiempo que le toma incluso saber que parpadeó y quedará ciego permanentemente. Muchas veces hay que proteger el sistema o encerrar toda la habitación lejos de los ojos humanos”.

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

Esto significa que la zona de la máquina es segura para el personal que no lleva equipo de protección.

Además de ser peligroso para las personas, el marcado láser puede tener un impacto inaceptable en determinadas piezas.

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

En cuanto al efecto del marcado láser en la calidad de las piezas, "está bien para la mayoría de las aplicaciones industriales porque sólo crea una rugosidad superficial de aproximadamente 30 µm (0,001")", dijo Landry. "Si pones el dedo en la marca, sentirás "Es un poco tosco, pero no está grabado 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 superficies de esa industria.

Los fabricantes de piezas de paredes delgadas en cualquier industria deberían tener preocupaciones sobre 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 tienes una pieza de metal delgada y quieres una marca muy oscura, puedes hacer un grabado negro que se evaporará de 5 a 10 µm (0,0002" a 0,0004") encima de esa parte, pero estás introduciendo mucho calor. ", Dijo Jung. "Si esto deforma la pieza, es necesario cambiar el proceso".

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

"Ahora estás introduciendo menos calor pero aún así creas una marca visible en la pieza", dijo Jung.

Un papel valioso

Aunque es más adecuado para 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 forma automatizada y no quiera sacarlo de ese proceso para una operación adicional, le permitirá realizar el marcado directamente 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 “es una décima de segundo superior al objetivo, se puede cerrar una fábrica”, dijo Jones. "Con el marcado sobre la marcha, el efecto en el tiempo de ciclo del sistema es casi nulo".

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

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

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

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