레이저 마킹:가는 곳

레이저 마킹은 해저, 수중 및 초고속으로 진행됩니다.

잘 정립된 레이저 마킹 분야는 자동차, 석유 및 가스, 의료 및 기타 산업 분야에서 비즈니스 기회를 확대하면서 계속해서 새로운 지평을 열었습니다.

피코초 및 펨토초 영역에 있는 초고속 레이저는 특히 섬세하고 연방 정부가 위임한 의료 응용 분야에서 핵심 역할을 하고 있습니다. 새로운 독점 소프트웨어 버전과 맞춤형 마킹 시스템에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 그리고 비교적 젊은 시스템 공급업체와 전선 및 하네스 분야의 글로벌 리더 간의 새로운 주요 파트너십은 레이저 마킹의 강력한 추진력을 더욱 잘 보여줍니다.

그리고 인더스트리 4.0을 향한 움직임에 따라 레이저 마킹 제품의 처리량을 증가시키기 위한 새로운 자동화 조치가 시행되고 있습니다.

궁극적으로 장식용 레이저 마킹은 한동안 사용되어 왔지만 광범위한 고가 부품에 복잡한 코드의 추적 및 추적 마킹을 통한 브랜드 보호에 대한 요구가 증가하면서 이 기술이 그 어느 때보다 중요해졌습니다.

함께 성장

핀란드에 기반을 둔 Cajo Technologies의 경우 2019년은 와이어 및 하니스 대기업 Anixter와의 새로운 판매 및 유통 파트너십과 해저 케이블 작업 확대를 통해 작년의 모멘텀을 계속 이어갈 계획입니다.

Ismo Rantala 회장에 따르면 이러한 산업은 Cajo의 가장 빠르게 성장하는 응용 프로그램으로 남아 있는 신속한 즉석 마킹에 크게 의존합니다. 2010년부터 사업을 시작했으며 미국 본사가 뉴올리언스에 있는 Cajo는 스스로를 세계에서 가장 빠른 레이저 마커로 내세우며 분명히 Anixter의 관심을 끌었습니다.

Anixter는 "세계에서 가장 큰 전선 유통업체"라고 Rantala는 설명합니다. "전 세계에 10억 달러 이상의 전선을 보유하고 있습니다." Cajo의 전문 기술을 사내에 도입함으로써 Anixter는 사전 표시된 전선이나 전선 공급업체로부터 직접 Cajo 표시 시스템을 얻을 수 있는 고객에게 가치를 더합니다.

Rantala는 "와이어 및 하네스 산업은 즉석 마킹이 그들이 하는 모든 일에 마킹의 미래라는 것을 알게 되었습니다."라고 말했습니다. 그는 마킹 애플리케이션에서 가동 중지 시간의 90%가 일반적으로 막힌 잉크 기계의 고장으로 인해 발생한다고 언급했습니다. 그에 비해 레이저는 소모품이 없고
100,000시간 동안 작동할 수 있다고 그는 말했습니다.

한편 주로 OEM에 판매하는 Cajo는 독점 소프트웨어 제품군을 강화하여 Trumpf 및 Rofin과 같은 영역에 배치합니다. 회사의 최신 설계 제품은 CajoCAD 3.0입니다. 사실, 현재 Cajo의 고용 우선 순위는 업계 최대의 와이어 제조업체가 요청한 사양에 따라 와이어 마킹 속도를 지속적으로 개선할 목적으로 소프트웨어 엔지니어라고 Rantala는 말했습니다.

지속적인 혁신은 석유 굴착 장치와 본토 사이의 해저 케이블 마킹 시스템에 대한 수요 때문에 Cajo에게 특히 중요합니다. 이 플라스틱 코팅 케이블은 노르웨이의 Aker Solutions에서 에너지 산업을 위해 생산한 광섬유 전력 및 유체 라인의 경우와 같이 최대 80km(49마일)까지 갈 수 있습니다. 더 큰 케이블에 여러 개의 개별 케이블을 수용할 수 있습니다.

Aker의 경우 Cajo는 케이블 주위에 120o 증분으로 표시를 하는 3개의 레이저 마킹 셀을 만들었습니다. 따라서 프로젝트 이름과 케이블 길이를 나타내는 표시를 어느 각도에서나 볼 수 있습니다. 광섬유 케이블은 꼬이지 않고 제대로 작동할 수 없기 때문에 상단에 표시된 단일 선으로 올바른 방향을 유지할 수 있습니다. 다른 표시는 케이블의 특정 부분이 선박, 장비 또는 본토로부터의 거리를 나타냅니다. “문제 해결을 위한 것입니다. 케이블에 문제가 발생하면 오류가 있는 위치를 핑하고 바로 수정할 수 있습니다."

시스템의 레이저와 관련하여 Cajo는 "재료의 99%"를 표시할 수 있는 섬유 단위에 의존한다고 Rantala는 주장했습니다. "레이저를 사용하여 PVC 및 기타 재료에 해저 케이블에 대한 레이 라인 및 순차 마킹을 마킹할 수 있으며, 이는 이러한 제품을 생산하는 회사들 사이에서 선두를 달리고 있습니다."

짧고 예리한

부품 크기 면에서 훨씬 더 작은 규모로 의료계는 스테인리스 스틸 장치에 영구적인 고유 장치 식별자(UDI)를 표시하기 위해 피코초 및 펨토초 단위의 초고속 또는 극초단 펄스 레이저를 수용하기 시작했습니다.

Coherent-Rofin, Santa Clara, CA의 사업 개발 관리자인 Thorsten Ferbach는 나노초 레이저가 한동안 제품 마킹에 성공했지만 스테인리스강에 미치는 영향은 반복적인 고압멸균으로 부식을 유발할 수 있다고 말했습니다. 따라서 피코초 레이저는 상당한 투자이지만 고장이 결코 선택 사항이 아닌 고가치 의료 기기 제조에 비용을 지불하는 것 이상입니다.

이 기술을 주도하는 것은 2018년 9월 발효된 FDA 규정에 따라 여러 차례의 멸균이 필요한 의료 기기에 시간이 지나도 품질이 저하되지 않는 표시가 있음을 명시하고 있습니다. 이 규정은 전 세계 의사가 이 마크로 인코딩된 데이터에 액세스할 수 있도록 하기 위한 것입니다. Ferbach는 이러한 코드를 읽지 못하면 FDA 데이터베이스 내에 기록이 생성되며 특정 제품에 대한 보고가 너무 많으면 FDA가 주요 조사의 일환으로 생산을 중단할 수 있다고 설명했습니다.

이러한 수요를 충족하기 위해 Coherent-Rofin은 Rapid NX 피코초 레이저를 최적화하고 있다고 Ferbach는 설명했습니다. 재료 표면에 검은색 산화물을 생성하여 어두운 표시를 생성하는 나노초 레이저와 달리 피코초 표시는 1.4301 스테인리스강과 같은 재료의 표면 아래 나노구조를 변경하여 빛을 포획하고 흡수하여 고대비 표시를 생성합니다.

퍼바흐는 "원칙적으로 스텔스 전투기의 보호 피부와 유사하다"고 설명했다. “레이더 빔에 피부를 노출시키면 반사가 없습니다. 비행기가 보이지 않게 됩니다." 스테인리스 스틸 장치를 사용하면 피코초 레이저로 처리된 영역이 빛을 흡수하여 어두운 표시로 나타납니다. 그리고 보는 각도에 따라 모양이 변하는 산화물 표시와 달리 검은색 표면 표시는 모든 각도에서 동일하게 보입니다.

마킹 프로세스를 모니터링하는 능력과 처리량 측면에서 이 응용 분야에서 나노초와 피코초 레이저 사이에는 차이가 없다고 그는 지적했습니다. 그러나 고객이 프로젝트를 진행하기 전에 Coherent-Rofin은 타당성 조사를 실시할 것입니다. 이렇게 하면 피코초 레이저가 작업에 대한 올바른 매개변수에서 작동하고 고객이 이러한 내부 수냉식 장치에 대한 예방적 유지보수 조치를 이해할 수 있습니다.

의료 기기 외에도 다른 산업 분야에서도 마킹을 위한 초단파 펄스 레이저의 정밀도를 수용할 수 있는 잠재력이 있습니다.

Ferbach는 스테인리스 스틸 가전제품에 중점을 둔 현대적인 주방 디자인이 이상적인 후보라고 말했습니다. "스테인리스 스틸 제품이 에칭되거나 인쇄되는 것을 볼 수 있습니다."라고 그는 설명했습니다. 이 업계의 제조업체는 여러 각도에서 볼 때 블랙 마크가 나타나는 방식의 앞서 언급한 가변성 때문에 현재 나노초 레이저를 사용하지 않습니다. 초고속 레이저의 이점에 대해 "이것이 우리가 여전히 시장을 교육해야 하는 부분입니다."

그는 가전 제품 외에도 소비자 전자 제품 OEM도 초고속을 수용하고 있다고 말했습니다.

재료 측면에서 피코초 레이저는 특히 임플란트의 경우 티타늄에 마킹할 수도 있습니다. 정형 외과 장치에 자주 사용되는 양극 산화 알루미늄; 및 PEEK 및 PPSU 플라스틱.

포트폴리오 및 시장 확장

코네티컷 블룸필드의 Dapra Marking Systems는 대규모 OEM에서 소규모 맞춤형 제작업체에 이르기까지 다양한 기회를 활용하기 위해 약 2년 전에 자체 레이저 시스템을 만들기 시작했습니다. 저전력 장치에서 100W의 비교적 높은 마킹 파워에 이르기까지 Dapra는 새로운 광섬유 기반 녹색 레이저 및 피코초 라인으로 제품을 더욱 확장했습니다.

레이저 판매 및 응용 분야 이사인 Dave Noonan은 "우리는 바로 참여하여 피코초 레이저를 제공하기 시작했습니다. 왜냐하면 올바른 응용 프로그램이 있고 피코초만 수행할 때 적합하기 때문입니다."라고 말했습니다. “UV 마킹은 열 신호가 매우 작기 때문에 콜드 마킹으로 생각하십시오. 피코초 레이저의 경우 스테로이드와 같습니다.”

이 회사는 또한 프로그래밍 가능한 슬라이드가 뒷벽에 장착된 인클로저를 제공하고 있습니다. 이 X축 슬라이드를 사용하면 훨씬 더 먼 거리에서 레이저 헤드를 이동할 수 있습니다. 일반적인 슬라이드는 30인치(762mm)의 움직임을 허용하여 더 많은 부품이나 소총 배럴 또는 일련의 배럴과 같은 매우 긴 부품을 마킹할 수 있다고 Noonan은 설명했습니다. 이것은 대략 110-170mm의 일반적인 정사각형 마킹 영역과 대조됩니다.

한편 Dapra의 소프트웨어 제품군에 새로 추가되어 수술 도구와 같은 원통형 부품의 회전식 인덱싱이 더 빨라졌습니다. Noonan은 "프로브가 있고 프로브가 조직에 얼마나 깊숙이 들어가는지 알기 위해 프로브에 링을 놓아야 하는 경우 이 링을 매우 일관된 방식으로 착용해야 합니다."라고 설명했습니다. “링을 표시하기 위한 일반적인 '세 번째 축'은 표시한 다음 색인을 생성해야 합니다. 동시에 두 가지 작업을 수행할 수 없습니다. (우리의 새 소프트웨어) 표시와 방향 전환을 동시에 수행할 수 있습니다.”라고 제조업체의 오랜 투쟁을 극복하고 실제 실행 소프트웨어보다 저렴한 비용으로 해결할 수 있습니다.

소프트웨어 옵션 및 맞춤형 캐비닛 외에도 Dapra는 모든 레이저 출력용 캐비닛에 놓을 수 있는 새로운 컨트롤러를 개발했습니다. Noonan은 "본질적으로 매우 모듈화되어 있습니다. 같은 컨트롤러가 클래스 4 제품에도 사용되며, 이는 꽤 인기를 얻었습니다.

Dapra의 시스템은 의료, 항공우주, 자동차, 기어 제조 및 중장비 농업 장비 애플리케이션을 위한 채택자를 빠르게 찾았습니다.

그는 “항공우주는 작년에 상당히 뜨거웠던 분야이며 올해에도 뜨거운 관심을 받을 것으로 보인다”고 말했다. 그는 업계가 역사적으로 낮은 응력 마킹을 지시하는 규정을 감안할 때 도트 핀 마킹에 의존해 왔다고 덧붙였습니다. "우리는 더 많은 부품과 훨씬 더 큰 프로젝트를 마킹하는 데 항공우주 산업의 관심이 급증하고 있음을 보고 있습니다."

이러한 프로젝트는 대규모 플레이어가 제공하는 경향이 있지만 소규모 맞춤형 제작업체도 대두되고 있습니다. 이는 Dapra가 그들의 요구를 충족하는 제품 라인을 도입하도록 촉구하고 있습니다.

"저는 플로리다에 있는 한 시설에 있었습니다. 그곳에서 우리는 소규모 의료 제조업체에 레이저를 판매했습니다. 직원이 1.5명뿐이었습니다."라고 그는 회상했습니다. “그는 견인 핀, 수술용 트레이, 뼈 나사 등을 만들고 있습니다. 과거에 레이저는 이와 같은 소규모 플레이어에게 너무 비쌌습니다. 더 이상. 그것은 새로운 세상이고 우리는 관련 솔루션을 가지고 있습니다."

Noonan은 레이저 가격이 내려감에 따라 더 많은 제조업체가 자신의 레퍼토리에 레이저 마킹을 추가할 수 있게 되면서 Dapra는 2019년에 더 큰 한 해를 기대한다고 말했습니다.

한 가지 주목할만한 성장 영역은 플라스틱의 자동화된 마킹이라고 그는 말했습니다. 한 사출 성형 공장은 "금형에서 2~4개의 부품을 꺼내 데이터 매트릭스를 표시하기 위해 인라인 레이저에 한 번에 하나씩 제공합니다." 시스템은 부품을 제거하기 전에 마크의 가독성을 확인하거나 읽을 수 없는 경우 시스템이 두 번째 마크를 실행하는 순서를 작동시킵니다.

그리고 지난 1년 동안 기어 제조업체는 비용을 크게 절감하기 위해 도트핀 대신 Dapra 레이저 마킹 시스템으로 눈을 돌렸습니다. 그리고 그들은 레이저가 테이블에 가져온 생산 가치에 매우 만족하고 있습니다.

도트핀 마킹은 비용이 적게 들지만 부품 고정 문제와 카바이드 마킹 핀의 마모 문제가 발생하여 결과적으로 마킹 선명도가 저하됩니다. "레이저 마킹의 비접촉 방식은 정말 우수하며 좋은 이유로 채택되고 있습니다. 마모되는 부품이 없고 마크가 믿을 수 없을 정도로 반복 가능하고 신뢰할 수 있습니다."

데이터 기반 솔루션

마킹된 모든 데이터를 추적하는 것은 마킹을 하는 것만큼 중요하며 소프트웨어와 마킹 장치 간에 중요한 정보를 주고받는 것은 시스템 설계의 핵심 요소입니다.
양방향 체인 생성 및 보안 펜실베니아 크랜베리 ​​타운십에 있는 Mecco의 사장인 Dave Sweet는 제조 엔지니어와 현장에서 생산성을 유지하는 책임이 있는 사람들이 관련 데이터를 추적할 수 있도록 하려면 커뮤니케이션이 필수적이라고 주장했습니다.

예를 들어 Honeywell의 레이저 마킹된 항공우주 부품에서 “시스템 데이터베이스에서 다양한 데이터를 얻고 있습니다. 엔터프라이즈 소프트웨어는 우리에게 그 정보를 보내고 있으며 우리는 부품을 표시할 뿐만 아니라 비전 시스템을 사용하여 부품에 표시한 정보가 우리에게 전송된 정보와 일치하는지 확인하고 있습니다.” 그런 다음 Mecco의 시스템은 정부가 UDI를 등록할 수 있도록 저장되는 보고서를 생성합니다.

Honeywell 프로젝트에 대한 Mecco의 사례 연구에 따르면 20W SMARTmark 파이버 레이저 시스템은 "120 VDC를 사용하는 모든 곳에서 연결하고 기존 YAG 평판의 절반 공간을 차지합니다." 또한 사고당 $2,500의 비용이 들던 마킹 관련 품질 알림 및 반품이 크게 감소했습니다.

Sweet는 자동차 세계에서 안전 관련 부품과 특정 금액의 부품에는 고유한 식별 표시가 있으며 모두 차량 식별 번호로 추적된다고 말했습니다. 여기에는 캠축, 크랭크축, 블록, 변속기 케이스 및 커넥터가 포함됩니다. 이러한 구성 요소를 바코드로 표시한 후 이러한 "상위-자식 관계"는 결국 모든 정보를 VIN에 연결하는 데이터베이스에 로그인됩니다.

마킹 시스템 연결은 협동 로봇 또는 협동로봇과 함께 작동하는 것으로 점점 확장되고 있습니다. MECCO는 최근 협동로봇을 사용하여 트레이에서 부품을 집어 들고 비전 시스템에서 스캔할 수 있도록 유지하는 시스템을 설치했습니다. 비전 시스템은 정보를 레이저 마커로 보내고 협동로봇은 마킹을 위해 부품을 레이저로 가져옵니다. 한쪽 면이 표시된 후 협동로봇은 부품을 카메라로 가져와 부품의 다른 면에 표시하기 전에 마크가 정확한지 확인합니다.

"추적 가능성에 대한 필요성은 여전히 ​​증가하고 있습니다."라고 Sweet는 말했습니다. "고객은 상자에 들어 있는 레이저보다 솔루션 기반 시스템을 더 많이 찾고 있습니다." 이는 제조 유연성에 대한 점점 더 구체적인 요구 사항을 충족하기 위한 모듈식 구성 기반 접근 방식 시장이 계속 성장할 것임을 의미합니다.

Mecco는 일반적으로 표시할 새 부품을 지속적으로 순환시키는 6, 18, 24 또는 36인치(152, 457, 610 또는 914mm)의 회전식 다이얼을 추가할 수 있는 네 가지 기본 인클로저 크기에 시스템의 약 80%를 기반으로 합니다. 각 인클로저에는 X-Y 테이블 옵션도 있습니다. Mecco 시스템의 나머지 약 20%는 작업자가 작업을 로드하고 모니터링할 수 있도록 하는 제거된 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하여 사용자 정의할 수 있습니다.

예를 들어, 최근 공구 제조 고객은 Mecco의 초대형 인클로저와 X-Y-Z 갠트리 시스템이 필요한 30 × 30인치(762 × 762mm) 부품 트레이를 덮을 필요가 있었습니다. "여러 개의 레이저를 구입해야 하는 대신에 하나의 레이저를 구입하고 이 시스템을 로드하고 이동을 누르고 떠날 수 있었습니다."

또 다른 경우에는 수량계 회사에서 도트핀과 레이저 마킹을 4위치 회전식 워크스테이션과 함께 사용했습니다. 황동 하우징에는 일련 번호가 도트핀으로 표시되어 있었고 레이저로 검은색 플라스틱 뚜껑에 일련 번호를 복제했습니다.

이전 다이오드 레이저에서 파이버 시스템으로 업그레이드하고 전체 기계 사이클 시간이 18초에서 11초 미만으로 감소한 Mecco's의 의료 고객의 경우와 같이 적절한 시스템 설계는 분명히 효과가 있습니다. 휴대용 스캐너로 육안 검사.

이에 더해 Sweet는 시스템을 동반하기 위해 로봇에 투자하는 소규모 상점이 더 많아지고 있다는 사실과 레이저 마킹이 강력하고 필수적인 산업 작업으로 발전해 왔으며 앞으로도 계속 발전할 것이 분명합니다.