Welche Lasermaschine für die Markierung von Leistungsschaltern?

Die richtige Wahl Laserbeschriftungsmaschine für die Herstellung von Leistungsschaltern sieht einfach aus, bis man vor zwei sehr unterschiedlichen Maschinen steht, die beide behaupten, Kunststoff zu markieren. Auf einem Miniatur-Leistungsschalter (MCB), einem Leistungsschalter mit geformtem Gehäuse (MCCB) oder einem Fehlerstromschutzschalter trägt die Markierung die gedruckten technischen Daten — Nennstrom, Abschaltvermögen, Schaltplan, Normreferenz, Chargen- oder Datums-Code und das Markenlogo — sowie die EIN- und AUS-Anzeigen am Griff. Wählt man die falsche Technologie, wird die Markierung blass, grau, halbgeschmolzen oder ist innerhalb eines Jahres verschwunden. Wählt man die richtige, bleibt sie während der gesamten Lebensdauer des Leistungsschalters scharf. Dieser Leitfaden vergleicht die beiden Technologien, die für Niederspannungsschaltanlagen tatsächlich relevant sind, die Faserlaser-Markiermaschine and the UV-Laser-Markiermaschine, und gibt Ihnen eine praktische Methode an die Hand, um zu entscheiden, welche auf Ihre Produktionslinie gehört.

Was auf einem Leistungsschalter markiert wird und warum Laser

Alle Markierungen auf dem Leistungsschalter vermitteln Daten zur Sicherheit des Leistungsschalters. Die Stromstärke hilft dem Installateur, den Leiter zu identifizieren, für den der Leistungsschalter geeignet ist. Das Abschaltvermögen zeigt, ob er den Fehlerstrom unterbrechen kann. Die Norminformationen helfen der Zertifizierungsstelle zu erkennen, welche Tests der Schalter durchlaufen hat. Das Verblassen einer Markierung ist kein ästhetischer Verlust, sondern bedeutet, dass sie nicht mehr als konform angesehen werden kann. Die internationalen elektrotechnischen Kommissionsnormen nach IEC 60898-1 und IEC 60947-2 erwarten, dass alle Markierungen dauerhaft sind.

Lange Zeit wurden Tampondruck oder Tintenstrahltechnologie zum Markieren verwendet. Tinte ist gut, aber ihre Lebensdauer ist begrenzt, sie erfordert Wartung und verlangsamt den Fabrikationsprozess. Bei der Laserbeschriftung erfolgt die Markierung ohne Tinte, da die Laserbeschriftung in das Material selbst eingebrannt wird und somit nicht verloren geht. Daher verwenden führende Hersteller die Laserbeschriftungstechnologie.

Wie die beiden Laser tatsächlich eine Markierung erzeugen

Beide Maschinen sehen in Fabriken gleich aus, funktionieren jedoch unterschiedlich. Ein Faserlaser-Markiermaschine basiert auf Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 1064 nm. Im Wesentlichen handelt es sich um einen thermischen Prozess, bei dem Energie von einer Oberfläche aufgenommen wird, die dann das Polymer erhitzt und entweder Verkohlung, Schaumbildung oder Schmelzen des Materials verursacht. Bei der Analyse eines schwarzen, gefüllten Kunststoffsubstrats sieht man, wie die Infrarotenergie durch Ruß absorbiert wird, was zur Schaumbildung an der Oberfläche führt und eine erhabene Markierung erzeugt, die hellgrau oder weißlich erscheint.

Das Gerät für UV-Laser-Markierung arbeitet hingegen bei einer Wellenlänge von etwa 355 nm im UV-Bereich nach einem völlig anderen Ansatz. Diese Technologie wird oft als Kaltmarkierung bezeichnet, da sie unabhängig von Wärme arbeitet. Mit Hilfe hochenergetischer Photonen arbeitet dieser Laser durch einen photochemischen Prozess, der bewirkt, dass ein Polymer in einer dünnen Oberflächenschicht seine Farbe ändert, ohne verbrannt, geschmolzen oder verformt zu werden. Da der Prozess nicht mit der Absorption von Infrarotenergie durch das Substrat verbunden ist, wirkt eine UV-Quelle unabhängig von der Farbe der Oberflächen, da sie sowohl auf weißen als auch auf dunklen Kunststoffen eine scharfe schwarze Markierung erzeugt.

Der eigentliche Entscheidungsfaktor ist die Absorption, nicht die Farbe

Viele Bediener folgen dieser Regel: dunkle Oberflächen erhalten einen Faserlaser und helle Oberflächen einen UV-Laser. Und obwohl dies eine gute Faustregel zum Einstieg ist, sollten Sie wissen, dass dahinter eine komplexe Wissenschaft steht, da die Farbe allein Sie in Schwierigkeiten bringen kann. Was hier wirklich zählt, ist, wie das spezifische Polymer das Licht Ihrer Wellenlänge aufgrund der darin enthaltenen Pigmente und Füllstoffe absorbiert. Tatsächlich ist die Farbe nur die offensichtlichste Reflexion der zugrunde liegenden Chemie.

Zum Beispiel ist bei einem dunklen Gehäuse oder einem schwarzen oder grauen Griff das Pigment typischerweise Ruß und der beste Absorber von 1064 nm Infrarotstrahlung. Der Faserlaser entfernt das Pigment, was zu einem sichtbaren Bereich in heller Farbe führt. Genau deshalb verwendet Benlongs eigene MCB-Knopf-Lasermarkierungsmaschine eine Faserquelle, um permanente EIN- und AUS-Indikatoren auf dunklen Griffen mit 60 bis 80 Stück pro Minute zu gravieren.

Die hellfarbigen Elemente sind dort, wo die Faustregel gilt. Weiße Kunststoffe enthalten oft Titandioxid als Pigment, um Infrarotstrahlung zu reflektieren, anstatt sie zu absorbieren, weshalb Faserlaser auf weißen, natürlichen oder transparenten Teilen bestenfalls schwache und inkonsistente Markierungen erzeugen – und die Oberfläche beim Versuch dazu verbrennen können. Ein UV-Laser, der unabhängig von Farbe und Wärme ist, erzeugt auf genau diesen Teilen eine deutlich scharfe und klare dunkle Markierung. Daher ist die Verwendung eines UV-Lasers eine gute Option für alle weißen oder hellgrauen Teile, Namensplattierungen, bei denen alle Markierungen die gleiche Form behalten müssen, sowie für hochwertige bündige Oberflächen.

Zwei Einschränkungen sind notwendig. Erstens ermöglicht die chemische Technik Änderungen in der Chemie: Das Hinzufügen laserempfindlicher Zusätze zu einer Mischung hilft, ein Polymer zu erzeugen, das Infrarotlicht absorbiert, was Faserlaser auf Teilen einsetzbar macht, die sonst nicht markiert werden können. Zweitens sind fast alle von Schutzschaltern verwendeten Kunststoffmaterialien flammhemmend. Halogenierte flammhemmende Materialien sind bei Erwärmung durch einen UV-Laser giftig und sollten mit spezieller Ausrüstung behandelt werden, die speziell für diesen Zweck entwickelt wurde.

Faserlaser-Markiermaschine: Stärken und Grenzen

Der Faserlaser-Markiermaschine ist das Arbeitstier der Markierwelt, und das aus gutem Grund. Die Quelle ist luftgekühlt und praktisch wartungsfrei, mit einer geschätzten Lebensdauer der Diode von mehreren zehntausend Stunden, was bedeutet, dass die Betriebskosten fast nur den Strompreis ausmachen. Außerdem ist es schnell und kann eine kontinuierliche Dreischichtproduktion durchführen, während es gleichzeitig die tiefsten und haltbarsten Markierungen auf Metallen und dunkel gefüllten Kunststoffen erzeugt. In Bezug auf die Markierung von schwarzen/grauen Komponenten, die die sichtbaren Oberflächen des Leistungsschalters bilden, kann kein anderes System in Bezug auf die Kosten pro Einheit mithalten.

Der Nachteil dieser Technologie liegt jedoch darin, dass es sich um eine thermische Technologie handelt. Einfach ausgedrückt, da der Laser auf der Erwärmung der Oberfläche basiert, kann er dünne und hitzeempfindliche Kunststoffe schmelzen und/oder beschädigen, wenn er an seine Grenzen gebracht wird. Außerdem funktioniert die Technologie aufgrund der Abhängigkeit von Infrarotabsorption nicht gut mit weißen, natürlichen und transparenten Materialien, da diese das Licht reflektieren oder durchlassen. Zusätzlich ist der Laserpunkt größer als der eines UV-Lasers, was bedeutet, dass er beim Gravieren wirklich kleiner Data-Matrix-Codes auf einem unruhigen Typenschild möglicherweise nicht genügend Auflösung bietet. Für ein Unternehmen, das hauptsächlich mit schwarzen Teilen und schneller Verarbeitung arbeitet, ist das kein großes Problem, aber für eine Anlage mit vielen weißen Teilen stellt das ein Problem dar.

Es gibt eine Technologie, die dieses Problem verbessert. Ein MOPA-Faserlaser ist ein Faserlaser mit kontrollierbarer Pulsdauer und ermöglicht es dem Bediener daher, zu steuern, wie viel Wärme die Oberflächen erreicht. Im Fall von dünnen/empfindlichen Kunststoffen kann dies helfen, das Schmelzen oder Verbrennen des Kunststoffs zu vermeiden, während gleichzeitig die erforderliche Farbe oder bessere schwarze Ergebnisse erzielt werden können. Dennoch bedeutet dies nicht, dass ein Faserlaser mit einem UV-Laser vergleichbar ist, da er immer noch keine zuverlässige Gravur von hellen und transparenten Kunststoffen garantieren kann. Wenn die Anlage jedoch überwiegend schwarze Teile mit einigen unerwünschten Materialien hat, kann eine MOPA-Quelle einen vernünftigen Kompromiss zwischen UV-Laser und Faserlaser darstellen.

UV-Laser-Markiermaschine: Stärken und Grenzen

Der UV-Laser-Markiermaschine ist ein Profi. Seine Eigenschaft der kalten Markierung ermöglicht es, nahezu keine wärmebeeinflusste Zone zu haben, wodurch die intakte Oberfläche erhalten bleibt, was Anwendungen mit empfindlichen Komponenten zugutekommt. Darüber hinaus erzeugt der UV-Markierungsprozess praktisch keine Farben, was ihn praktisch macht, wenn man mit mehreren farbigen Kunststoffen am selben Arbeitsplatz arbeitet. Außerdem hat er einen sehr kleinen Fokus, der ihn perfekt für das Schreiben von Mikro-2D-Codes und Seriennummern an kleinen Stellen für Etiketten macht.

Die Nachteile sind, dass es teuer und nicht sehr produktiv ist. Eine UV-Quelle ist in der Konstruktion viel schwieriger, benötigt Kühlung und ist zudem viel teurer als die Faserlasermaschine, die mehrere Male weniger kosten kann als ein UV-Laser. Die Lebensdauer einer UV-Maschine ist deutlich geringer als die einer Faserlasermaschine. Die Rohmarkierungsgeschwindigkeit der UV-Prozesse ist in bestimmten Fällen deutlich geringer als die der Faserlaser-Markierung, wenn das Bauteil schwarz ist.

Faserlaser versus UV auf einen Blick

Welcher Laser für die Markierung von Leistungsschaltern

Bei der Diskussion über Schaltanlagen wird die Entscheidung typischerweise klar, wenn man sich die Oberfläche anstatt des gesamten Schalters ansieht. In Bezug auf EIN- und AUS-Anzeigen sowie Logos, die auf einem dunklen Griff gedruckt sind (was die häufigste Tätigkeit in einer MCB-Anlage ist), erweist sich der Einsatz von Faserlasern als die richtige Wahl, und normalerweise ist die Griffmarkierungseinheit darauf ausgelegt. Technische Informationen, die auf einem dunklen Gehäuse gestempelt werden müssen, nutzen ebenfalls Faserlaser. Der spezifische Grund ist die klare Markierung, die der Faserlaser auf schwarzem oder grauem Kunststoff erzeugt und die hitze- und lösungsmittelbeständig ist.

Diese Schlussfolgerung gilt jedoch nicht für helle Oberflächen. Im Fall eines weißen oder hellgrauen Gehäuses, eines hellen Etiketts, das im Gehäuse geformt wurde, oder eines Produkts, das eine dunkle Markierung erfordert, ohne die Oberfläche zu stören, bedeutet dies den Einsatz von UV. Gleiches gilt für den Fall einer High-Mix-Linie, bei der zahlreiche farbige Kunststoffe an einer Druckstation verarbeitet werden, wobei der farbunabhängige UV-Laser hilft, Fehler zu vermeiden. Außerdem muss die Situation erwähnt werden, in der der Druck einen Data-Matrix-Code zur Rückverfolgung enthält und nur wenige Millimeter groß ist, was bessere UV-Fähigkeiten erfordert.

Vorteile von Laserbeschriftungsmaschinen gegenüber Tampondruck und Tintenstrahl

Unabhängig davon, welche Quelle Sie wählen, die Vorteile der Laserbeschriftungsmaschine Die Vorteile gegenüber den älteren Tintenmethoden sind dieselben und sie sind der Grund, warum der Wechsel in der gesamten Branche stattfindet. Der erste besteht in der Haltbarkeit: Da die Markierung im Polymer erfolgt und nicht auf dessen Oberfläche aufgetragen wird, ist sie unempfindlich gegen Verblassen, Verwischen oder Abwischen – was eine Reihe von Beschwerden und Garantieanfragen aufgrund unleserlicher Identifikationsmarkierungen von Kunden ausschließt. Der zweite Aspekt betrifft die Wirtschaftlichkeit: Da der Prozess keine Pasten oder chemischen Lösungen erfordert, werden die Gesamtkosten erheblich gesenkt, da die einzige Ressource Strom ist.

Der dritte positive Aspekt ist ebenfalls Geschwindigkeit und Arbeitsaufwand. Eine automatische Laseranlage, die von einer Vibrationsschale gespeist wird, arbeitet mit etwa 60 bis 80 Stück pro Minute und einer Effizienz von über 99,91 %, was einige Male schneller ist als das manuelle Drucken, bei dem eine Maschine die ständige Anwesenheit eines Bedieners erfordert. Der vierte Vorteil betrifft die Rückverfolgbarkeit: Jede Einheit kann mit einer eindeutigen Seriennummer oder einem Data-Matrix-Code markiert werden, der dann in das Fertigungsmanagementsystem eingespeist werden kann.

Wo die Markierung in einer automatisierten Schalterlinie sitzt

Die Markierung ist selten eine eigenständige Operation; sie ist eine Station in einem größeren automatisierten Ablauf, und diese Betrachtungsweise beeinflusst die Wahl der Technologie. In einer vollständigen MCB-Automatisierungslinie, werden Teile geformt, montiert, getestet und markiert, sodass die Markierungszelle die Zykluszeit der Linie einhalten und sich in dieselben Steuerungs- und Datensysteme integrieren muss. Das bevorzugt eine Quelle, die schnell und stabil ist – üblicherweise Faserlaser bei dunklen Teilen – und macht den serialisierten Code zum Faden, der die Rückverfolgbarkeit der gesamten Linie verbindet.

Dieselbe Logik gilt stromaufwärts und stromabwärts. Das Gehäuse, das an der Markierungsstation ankommt, wurde auf einer MCB-Spritzgießform, geformt, und sein Harz, Pigment und Flammschutzgrad sind genau die Variablen, die entscheiden, ob Faser- oder UV-Laser es gut markieren – was ein weiteres Argument dafür ist, die Markierungschemie bereits in der Designphase festzulegen. Stromabwärts werden geschweißte Baugruppen wie Bimetall-Thermalauslöser, die von einer Thermalauslöser-Schweißlinie kommen, zunehmend laserbeschriftet für die Lebenszyklus-Rückverfolgbarkeit, sodass sich die Markierungsphilosophie, die Sie für den Griff wählen, tendenziell auf das gesamte Produkt ausweitet.

Ein kurzer Entscheidungsweg

Um systematisch auszuwählen, beantworten Sie die fünf Fragen (in chronologischer Reihenfolge). Die erste Frage ist, welche Oberfläche – welche Art von Polymer, Farbe und flammhemmende Klasse Sie benötigen, um eine Markierung anzubringen (Sie möchten wahrscheinlich wissen, welche Markierung Sie erhalten werden).

Abschluss

Die zweite Frage ist, welche Endmarkierung es sein soll: entweder eine helle Markierung auf dunklen Kunststoffen oder eine dunkle Markierung auf hellen Kunststoffen, und wie präzise die Markierung sein soll. Faserlaser-Markiermaschine Die dritte Frage betrifft den Durchsatz und die Budgetbeschränkungen. UV-Laser-Markiermaschine Die vierte Frage ist ziemlich wichtig: Wie ein Beispiel Ihrer Markierung aussieht. MCB-Knopf-Lasermarkierungsmaschine Schließlich steht die fünfte Frage, wie der gegebene Arbeitsplatz (Station) mit den Steuerungs- und Rückverfolgbarkeitssystemen der Linie kombiniert wird. Das Wissen um die Antworten auf diese Fragen hilft in der Regel dabei, zu definieren, welche Option gewählt werden soll (Faser- oder UV-Laser). Die Kurzfassung ist die Faustregel, die Sie wahrscheinlich bereits vermutet haben, präzisiert: ein.