Маркиращи машини: Коя технология е най-изгодна за вашето производство?

• Всяко производствено предприятие се отличава с уникален набор от потребности по отношение на обозначаването на продуктите с цел последваща идентификация и проследимост
  
  
• Освен ефективна, избраната маркираща машина е от съществено значение да бъде и рентабилна в дългосрочен план
  
  
• Добре е предварително да се съобразят скоростта и капацитетът на избраната система с нужната прецизност, бързина и производителност в конкретното приложение

Всяко производствено предприятие се отличава с уникален набор от потребности по отношение на обозначаването на продуктите с цел последваща идентификация и проследимост, които е важно да бъдат взети предвид при селектирането на технология и конкретна система за маркиране. Освен ефективна, избраната маркираща машина е от съществено значение да бъде и рентабилна в дългосрочен план.

Дали оптималният вариант е решение за лазерно, механично, химично, мастиленоструйно маркиране, гравиране, ецване, надписване, печат, точково маркиране с игла (dot peening) и т. н. – компаниите могат да преценят след задълбочено проучване на пазарните възможности, приложението и предимствата на отделните методи. В настоящата статия ще направим преглед на основните типове маркиращи машини в индустрията, техните специфики и преимуществата им в определени сценарии.

Функции на маркирането в съвременната индустрия

Перманентното маркиране (или полагането на трайни и издръжливи маркировки) на компоненти и завършени изделия е важна спомагателна дейност, която придружава производството в редица ключови сектори на съвременната индустрия, включително автомобило- и машиностроенето, хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост, електрониката, електротехниката и др. Чрез обозначаването на съответния продукт с уникален, сериен или партиден номер, код, срок на годност, лого, текст, изображение или друга отличителна символика се гарантира не само принадлежността му към даден бранд, продуктово направление или производствена програма, но и неговото качество, както и по-нататъшното му идентифициране и управление по веригата на стойността съгласно стриктните изисквания за проследимост. Некоректното маркиране или кодиране може да доведе до грешки, върнати поръчки и редица други негативни последици, свързани с нежелани разходи, забавяния и риск за престижа на производителя. Основно приложение на маркиращите системи в индустрията е обозначаването със съответната символика на материали, части (например автомобилни), електронни компоненти, идентификационни средства, готови изделия от метал, пластмаса, дърво и други материали, бижута, прибори, медицинска техника, опаковки, машини, продукти с определена трайност в ХВП, фармацевтиката и козметичната промишленост и т. н.

Едно е сигурно – няма универсална машина или техника за маркиране, която оптимално да отговаря на изискванията на различните сектори и предприятия. Огромното разнообразие от варианти на пазара обаче позволява на всеки потребител в индустрията да открие най-подходящото решение според типа на продуктите, материала, от който са изработени, техните размери, форма и предназначение, както и съобразно мащаба на приложението. Важно е разграничаването между маркиращите машини и индустриалните принтери, които могат да изпълняват и сходни функции, но като цяло покриват друг спектър от задачи.

Основни съображения при избора

От първостепенно значение при избора на маркираща система е материалът (или комбинацията от материали), върху който ще се полага или изработва маркировката – картон, метал, стъкло, дърво, пластмаса, каучук и т. н. Следващата стъпка е уточняването на изискванията към самата маркировка – колко дълготрайна трябва да е и на какви експлоатационни условия е необходимо да издържа, в какъв размер, формат и с каква разделителна способност да е. Факторите на работната среда (дали е стандартна, тежка промишлена, хигиенна, агресивна и т. н.) определят и изискванията към корпуса, конструкцията и изпълнението на самата машина. Някои системи е необходимо да са устойчиви на специални условия, като силно запрашаване, замърсяване, влага, корозивни и почистващи агенти, екстремни температури, вибрации и др.

Предприятието е добре предварително да съобрази скоростта и капацитета на избраната машина с нужната бързина и производителност в конкретното приложение, както и с необходимата прецизност на маркировката. Ключов фактор е и селектирането на оптимална според работния сценарий конфигурация – ръчна, преносима, настолна, свободностояща машина или интегрирана в производствена линия станция. От съществено значение е още типът задвижване на системата – ръчно, електрическо, електромеханично, електропневматично и т. н. Други ключови фактори са степента на автоматизация (предлагат се ръчни, полуавтоматични и изцяло автоматизирани машини) и наличните функции (за управление, свързаност, интелигентни опции и т. н.). Тук компанията обикновено трябва да се води до голяма степен по разполагаемия бюджет, но с уговорката че по-ниската цена често налага компромиси с качеството, издръжливостта и функционалността, а една разумна и обоснована инвестиция, макар и по-голяма, би могла да осигури бърза възвръщаемост и множество съществени ползи в дългосрочен план. Автоматизираните маркиращи системи се превръщат в стандарт в динамичното модерно производство, тъй като гарантират икономии на ценно време, усилия и ресурси на компаниите, особено в непрекъснати производства и технологични линии.

Следва съществена стъпка в процеса на избор – сравняването на подходящите за конкретната комбинация от фактори варианти. Що се отнася до популярните техники на маркиране, те най-общо се подразделят на три типа – механично, лазерно или мастиленоструйно. Механичното маркиране се постига чрез изработване на вдлъбнат отпечатък в материала, който е изключително траен. Това може да се постигне чрез непрекъснато гравиране/издълбаване, иглено/точково отнемане на материал, “отпечатване” чрез валяк или ролка, ударно маркиране, пневматично гравиране, обработка с ЦПУ и т. н.

Особености на методите за механично маркиране

За цилиндрични детайли и изделия в индустрията (например тръби), както и за извити повърхности, се предпочита т. нар. ролково или валяково маркиране, при което детайлът се поставя върху две поддържащи ролки или се завинтва върху шарнирно съединение. Маркиращият инструмент завърта детайла, а върху него механично (ръчно или чрез ел. задвижване) се щампова маркировката с определена дълбочина. Методът е подходящ предимно за метали (месинг, стомана, алуминий и др.) и пластмаса, като се използва основно в машиностроенето, автомобилната, авиокосмическата индустрия и металургията.

Машините за ударно маркиране работят на сходен принцип, но вместо да завърта детайла маркиращият инструмент (печат, клише) с голяма сила врязва релефните си елементи в материала. Техниката е подходяща за твърди субстрати, като конвенционална и неръждаема стомана, но също и за пластмаса, кожа и дървесина. Предимства са високото качество и прецизност на маркировката, бързината и лесната поддръжка на машината. Системите в сегмента (ръчни или пневматични) се срещат често в автомобилостроенето, производството на пластмасови изделия, ключарството и т. н., като могат да бъдат преносими, настолни или интегрирани в производствената линия.

Методът се прилага и в разновидността горещо маркиране, при което инструментът (печатът или клишето) предварително се нагрява. Топлината размеква повърхността и позволява релефните елементи да навлязат по-лесно в материала. При някои машини между субстрата и печата се поставя ролка, от която чрез трансферен принцип се добавя цвят към маркировката. Тази техника е популярна за маркиране на дърво, пластмаса, кожа и дори храна (включително месо) – в производството, ХВП, мебелната промишленост, дървообработващата, рекламната индустрия и т. н.

За разлика от методите за непрекъснато маркиране, при точковото гравиране (или маркиране с игла) се изработва серия от вдлъбнатини посредством възвратно-постъпателните движения на остър инструмент, които образуват необходимия контур/вътрешност на 2D или матричния код, символа или логото, като движението се управлява по осите X и Y. Технологията е подходяща за маркиране на неправилни или извити повърхности от метал или пластмаса, а машините за целта най-често са с електрическо или пневматично задвижване в зависимост от необходимата дълбочина на маркировката. Използват се широко в автомобило- и машиностроенето, както и при производството на индустриални изделия.

Вариация на метода е микроударното маркиране, при което чрез осцилиращ инструмент с остър връх бързо, ефективно и с висока производителност се постига оптимално качество на маркировките. Машините в сегмента са подходящи за изработка на цифрово-буквени кодове, лога, символи, текст, дати и друга важна информация с регулируема дълбочина върху разнообразни материали (включително метали, сплави и пластмаси) с всякаква форма (плоски, цилиндрични и неправилни) в автомобилната, авиоскосмическата индустрия, стоманообработката, железопътния транспорт, енергетиката и др.

Друг вариант на механичното маркиране (с по-ниски нива на шум от точковото) е гравирането на необходимите символи в различни по твърдост материали чрез издълбаване посредством инструмент с карбиден или диамантен връх в плътни непрекъснати линии. Машини от този тип типично се интегрират като станции в производствените линии в автомобилната индустрия, металургията, строителството, транспорта, енергетиката и т. н. При необходимост от високо качество и прецизност на маркировките в масовото производство се залага на маркиращи системи с ЦПУ.

Машините за механично маркиране предлагат множество предимства пред алтернативите, включително трайни, издръжливи и непроменливи маркировки с регулируема дълбочина, възможност за компютъризирано управление и лесно персонализиране, опции за ръчно задвижване или автоматизирано изработване на маркировките, гъвкавост относно конфигурациите (портативни, настолни, свободностоящи или интегрирани), лесно внедряване в производствени линии, висока устойчивост на агресивни среди и условия и т. н.

Специфики и предимства на лазерното и мастиленоструйното маркиране

Широко използвани в съвременната индустрия са и методите, при които следите върху материала не се образуват на механичен принцип, а чрез електрохимична, лазерна обработка или отпечатване на мастило. Електрохимичното гравиране се осъществява върху проводими метални повърхности посредством маркираща глава, шаблон и електролитен флуид. Методът е бърз, ефикасен и разходно ефективен, особено за неръждаема стомана.

Лазерното маркиране, което набира все по-голяма популярност, включва различни типове обработка на материала чрез лазерен лъч с цел обозначаване, включително ецване, гравиране, отгряване, аблация, формоване и др. Отчетливо предимство е огромната свобода при дизайна на символиките, опосредствана от софтуерното управление. Възможна е изработката на всякакви комбинации от символи, 2D, матрични и QR кодове, баркодове, графики, лога, изображения и т. н. Технологията е изключително прецизна и високоефективна и затова все по-масово се възприема в едросерийното производство.

На пазара се предлага голям избор от машини за лазерно маркиране, включително преносими/самостоятелни или модулни/подходящи за интегриране в производствена линия, дори при много високи скорости. Те могат да работят с обширно разнообразие от материали, включително неръждаема стомана, желязо, алуминий, месинг, керамика, стъкло, еластомери, композити, някои пластмаси, кожа и др. Подобна универсалност е водещ фактор при избора на система, която трябва да покрие изискванията на разнородни продуктови миксове.

Сред преимуществата на машините за лазерно маркиране от последно поколение са безконтактният метод (подходящ и за крехки и чупливи обекти, които няма необходимост да бъдат силово затягани с цел фиксиране), изключителната бързина, високото качество и четимост на маркировките, интуитивното софтуерно управление, ниските изисквания за поддръжка, високата издръжливост на индустриални условия (както на маркировките, така и на самите машини), ниските нива на шум и перманентите резултати. Лазерният метод се счита и за високо екологичен, тъй като не включва използването на мастила и други химикали.

Машините за мастиленоструйно маркиране пък намират приложение предимно при обозначаването на първични и вторични опаковки, като позволяват бързо и висококачествено отпечатване на всякакви по тип кодове и маркировки, включително при постоянно или бързо движещи се линии. Сред ключовите им приложения е ефективното маркиране на непрекъснати материали, като кабели, тръби, фолиа и филми, плоскости и т. н. Технологията позволява висока степен на автоматизация и дори роботизация, като освен за картон е отличен избор и за метал, найлон, пластмаса, дърво, цимент и широка гама други материали. Както при лазерните машини, и в този сегмент пазарът предлага огромно разнообразие от конфигурации, пасващи на всеки бюджет и приложение.