CeraCode® – Industrietaugliches Drop-on-Demand-Druckverfahren für hochtemperaturfeste keramische Tinten
Vom keramischen Pigment zum hochfesten maschinenlesbaren Code –
Die Technologielelemente von CeraCode®
Das CeraCode® Technologiekonzept ist eine integrierte Lösung bestehend aus einer temperaturfesten Tinte unter Einsatz von Drop-on-Demand Industriedruckern und einem intelligenten Wartungskonzept. CeraCode® ermöglicht dabei die Gestaltung von effizienten und schnell implementierbaren Lösungen zur Bauteilkennzeichnung in der Metallverarbeitung.
Temperaturfeste Tinten und keramische Pigmente für die Metallbedruckung
Kernelement des CeraCode®-Verfahrens ist die Verwendung einer hochtemperaturfesten Tinte, welche am Fraunhofer Institut für keramische Technologien und Systeme (IKTS) entwickelt wurde.
Die verwendeten anorganischen Materialien der Tinte sind auch bei hohen Temperaturen unempfindlich gegenüber aggressiven chemischen Umgebungen und kompatibel in der Beimischung zu verschiedenen Matrixmaterialien. Die CeraCode®-Markierung kann dabei als DataMatrix-Code auf verschiedene Materialien aufgedruckt werden. Die derzeitige Tintengeneration ist für den Einsatz auf der Silizium-Aluminium-Schutzschicht von Presshärteblechen als Bauteile des Karosserierohbaus im Automobilsektor optimiert. Sie erzeugt auch nach dem Ofendurchlauf einen hohen Kontrast und eine hohe Robustheit gegenüber mechanischen Einflüssen. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Nutzung anorganischer Leuchtstoffe als kontrastgebende Pigmente. Diese weisen z.B. unter UV-Anregung eine gut sichtbare Lichtemission und somit einen hohen Kontrast auf. Dies ist v.a. bei der Bildung von Verzunderungsschichten, Anlauffarben oder Korrosion im Metallbereich von Vorteil, da so die Maschinenlesbarkeit der Kennzeichnung stets gewährleistet ist.
Industrietauglicher Inkjet-Druck und Codeerfassung im Prozess
Für das Aufbringen der Tinte als maschinenlesbarer DataMatrix-Code (DMC) werden industrielle Inkjet-Drucker (sog. Drop-on-Demand-Drucker oder DoD-Drucker) genutzt. Dabei kann mit 16 oder 32 parallelen Düsen im Druckkopf das Druckbild aus Einzelpunkten erstellt werden.
Der Einsatz der DoD-Drucker erlaubt eine unkomplizierte und einfache Integration der Kennzeichnungssysteme in die Fertigungslinien und eine schnelle Bedruckung der Bauteile ohne Zeitverluste im Produktionsprozess.
Die Fixierung und Härtung der Kennzeichnung findet im Ofen als Teilprozess der Warmumformung (oder in weiteren Hochtemperaturschritten) bei mehr als 800°C statt, wodurch eine Wiedererkennung auch nach der anschließenden Umformung ermöglicht wird.
Intelligentes Wartungskonzept
Auf einem Controller wird zudem ein Konzept zur vorausschauenden Instandhaltung (predictive maintenance) implementiert. Bereits beim Druck als auch entlang weiterer Fertigungsschritte der Prozesskette (z.B. beim Presshärten) wird der Code mit Scannern erfasst und auf Inhalt und Druckqualität geprüft.
Dabei werden die Bilder mit intelligenten (auf maschinellem Lernen basierenden) Algorithmen erkannt und analysiert, um in Echtzeit den Zustand des Druckbildes und somit des Druckkopfes zu evaluieren. Abweichendes Verhalten der Druckköpfe und Schwankungen der Code-Qualität werden frühzeitig antizipiert und Wartungseingriffe können auf vorgesehene Standzeiten abgestimmt werden. Dies ermöglicht es Ausfallzeiten zu minimieren.
CeraCode®-Bauteilkennzeichnung
„in a nutshell“
Informieren Sie sich in diesem 2-minütigen Video über die Bedeutung der Ceracode-Kennzeichnungstechnologie im Kontext der industriellen Digitalisierung.