Penandaan Laser:Tempat Pergi

Penandaan laser dilakukan di bawah laut, di bawah permukaan, dan sangat cepat.

Bidang penandaan laser yang mapan terus membuka jalan baru dengan memperluas peluang bisnis di industri otomotif, minyak dan gas, medis, dan lainnya.

Laser ultracepat—yang ada dalam rezim picosecond dan femtosecond—muncul sebagai pemain kunci dalam beberapa aplikasi medis yang sangat rumit dan diamanatkan oleh pemerintah federal. Versi perangkat lunak berpemilik baru dan sistem penandaan yang disesuaikan semakin diminati. Dan kemitraan baru yang besar antara satu penyedia sistem yang relatif muda dan pemimpin global dalam kabel dan harness semakin menunjukkan momentum kuat penandaan laser.

Dan, sesuai dengan dorongan menuju Industri 4.0, langkah-langkah otomatisasi baru sedang diluncurkan untuk meningkatkan throughput produk bertanda laser.

Pada akhirnya, meskipun penandaan laser dekoratif telah digunakan selama beberapa waktu, meningkatnya kebutuhan akan perlindungan merek melalui penandaan jejak dan jejak kode kompleks pada berbagai suku cadang bernilai tinggi menjadikan teknologi ini lebih penting dari sebelumnya.

Bertumbuh Bersama

Untuk Cajo Technologies yang berbasis di Finlandia, 2019 bersiap untuk melanjutkan momentum tahun lalu dengan kemitraan penjualan dan distribusi baru dengan raksasa kawat dan harness Anixter, serta memperluas pekerjaan dengan kabel bawah laut.

Industri tersebut sangat bergantung pada penandaan cepat, yang tetap menjadi aplikasi Cajo yang tumbuh paling cepat, menurut Presiden Ismo Rantala. Dalam bisnis sejak 2010 dan dengan kantor pusat AS di New Orleans, Cajo menyebut dirinya sebagai penanda laser tercepat di dunia—yang jelas menarik perhatian Anixter.

Anixter “adalah distributor kawat terbesar di dunia,” Rantala menjelaskan, “dan mereka menyediakan lebih dari $1 miliar kabel di seluruh dunia.” Dengan menghadirkan keahlian Cajo secara internal, Anixter menambah nilai bagi pelanggannya, yang dapat memperoleh kabel yang telah ditandai sebelumnya atau sistem penandaan Cajo langsung dari pemasok kawat.

“Industri wire-and-harness telah menemukan bahwa penandaan langsung adalah masa depan penandaan apa pun yang mereka lakukan,” kata Rantala. Dia mencatat bahwa 90 persen waktu henti dalam aplikasi penandaan biasanya disebabkan oleh kegagalan mesin tinta yang tersumbat. Sebaliknya, laser tidak memiliki bahan habis pakai dan dapat bekerja
100.000 jam, katanya.

Sementara itu, Cajo—yang terutama menjual ke OEM—memperkuat rangkaian perangkat lunak berpemiliknya, menempatkan mereka di ranah yang sama dengan Trumpf dan Rofin. Penawaran desain terbaru perusahaan adalah CajoCAD 3.0. Faktanya, prioritas perekrutan Cajo saat ini adalah insinyur perangkat lunak, kata Rantala, dengan tujuan untuk terus meningkatkan kecepatan penandaan kawat berdasarkan spesifikasi yang diminta oleh produsen kawat terbesar di industri.

Inovasi yang berkelanjutan sangat penting bagi Cajo karena permintaan pada sistemnya untuk menandai kabel bawah laut antara rig minyak dan daratan. Kabel berlapis plastik ini dapat berjalan hingga 80 km (49 mil), seperti halnya saluran listrik dan cairan serat optik yang diproduksi untuk industri energi oleh Aker Solutions dari Norwegia. Beberapa kabel individual dapat ditempatkan di dalam kabel yang lebih besar.

Untuk Aker, Cajo membuat sel penandaan tiga laser yang membuat tanda pada peningkatan 120o di sekitar kabel, sehingga tanda yang menunjukkan nama proyek dan panjang kabel dapat dilihat dari sudut mana pun. Karena kabel serat optik tidak dapat dipelintir dan berfungsi dengan baik, satu garis bertanda di atas memastikan kabel tetap dalam orientasi yang benar. Tanda lain menunjukkan jarak bagian tertentu dari kabel dari kapal, rig atau daratan. “Itu untuk pemecahan masalah; jika terjadi sesuatu dengan kabel apa pun, mereka dapat melakukan ping di mana letak kesalahannya dan memperbaikinya.”

Dalam hal laser dalam sistemnya, Cajo mengandalkan unit serat, yang dapat menandai “99 persen bahan,” tegas Rantala. “Kami dapat menandai garis lay dan penandaan berurutan untuk kabel bawah laut pada PVC dan bahan lainnya dengan laser, dan hal itu telah menarik perhatian banyak perusahaan yang membuat produk ini.”

Pendek dan Tajam

Dalam skala yang jauh lebih kecil dalam hal ukuran bagian, komunitas medis mulai menggunakan laser ultrafast, atau ultrashort pulse, dalam rezim picosecond dan bahkan femtosecond untuk menandai pengenal perangkat unik permanen (UDI) pada perangkat baja tahan karat.

Sementara laser nanodetik telah berhasil menandai produk untuk beberapa waktu, kata Thorsten Ferbach, manajer pengembangan bisnis untuk Coherent-Rofin, Santa Clara, California, dampaknya pada baja tahan karat dapat menyebabkan korosi dengan autoklaf berulang. Jadi, meskipun laser picosecond merupakan investasi yang signifikan, laser tersebut lebih dari sekadar membayar untuk diri mereka sendiri dalam pembuatan perangkat medis bernilai tinggi—di mana kegagalan tidak pernah menjadi pilihan.

Mengemudikan teknologi ini adalah peraturan FDA yang mulai berlaku pada September 2018 yang menetapkan bahwa perangkat medis yang memerlukan beberapa putaran sterilisasi memiliki tanda yang tidak akan rusak seiring waktu. Peraturan tersebut dimaksudkan untuk menjamin bahwa dokter di seluruh dunia dapat mengakses data yang dikodekan dalam tanda ini. Kegagalan dalam membaca kode ini menghasilkan catatan dalam database FDA, Ferbach menjelaskan, dan terlalu banyak laporan untuk produk tertentu dapat mengakibatkan FDA menghentikan produksi sebagai bagian dari penyelidikan besar.

Untuk memenuhi permintaan ini, Coherent-Rofin telah mengoptimalkan laser picosecond Rapid NX-nya, Ferbach menjelaskan. Tidak seperti laser nanodetik, yang menghasilkan tanda gelap dengan menciptakan oksida hitam pada permukaan material, penandaan picosecond mengubah struktur nano bawah permukaan material seperti baja tahan karat 1,4301, sehingga menjebak dan menyerap cahaya untuk menghasilkan tanda kontras tinggi.

“Prinsipnya mirip dengan kulit pelindung jet tempur siluman,” jelas Ferbach. “Saat Anda mengekspos kulit itu ke pancaran radar, tidak ada pantulan; pesawat menjadi tidak terlihat.” Dengan perangkat baja tahan karat, area yang dirawat dengan laser picosecond menyerap cahaya sehingga tampak sebagai tanda gelap. Dan tidak seperti tanda oksida, yang dapat berubah tampilannya tergantung pada sudut pandangnya, tanda bawah permukaan hitam terlihat sama dari semua sudut.

Dalam hal throughput dan kemampuan untuk memantau proses penandaan, tidak ada perbedaan antara laser nanosecond dan picosecond dalam aplikasi ini, katanya. Namun sebelum pelanggan memulai proyek, Coherent-Rofin akan melakukan studi kelayakan. Hal ini memastikan laser picosecond beroperasi di bawah parameter yang benar untuk pekerjaan tersebut dan bahwa pelanggan memahami tindakan pemeliharaan preventif untuk unit berpendingin air internal ini.

Di luar perangkat medis, industri lain memiliki potensi untuk menerapkan presisi laser pulsa ultrashort untuk penandaan.

Desain dapur kontemporer, dengan fokus pada peralatan baja tahan karat, adalah kandidat yang ideal, kata Ferbach. “Anda melihat barang-barang stainless steel tergores atau dicetak,” jelasnya. Produsen di industri ini menghindari laser nanodetik saat ini karena variabilitas yang disebutkan di atas tentang bagaimana tanda hitam muncul jika dilihat dari sudut yang berbeda. “Di sinilah kita masih harus mengedukasi pasar” tentang manfaat laser ultracepat.

Selain peralatan, lanjutnya, OEM elektronik konsumen juga merangkul ultrafast.

Dalam hal bahan, laser picosecond juga dapat menandai titanium, terutama untuk implan; aluminium anodized, sering digunakan dalam perangkat ortopedi; dan plastik PEEK dan PPSU.

Memperluas Portofolio dan Pasar

Sistem Penandaan Dapra dari Bloomfield, Conn., mulai membuat sistem lasernya sendiri sekitar dua tahun lalu untuk memanfaatkan berbagai peluang, mulai dari OEM besar hingga perakit kustom kecil. Dari perangkat berdaya rendah hingga daya penandaan 100 W yang relatif tinggi, Dapra semakin memperluas penawarannya dengan laser hijau dan garis picosecond baru berbasis serat.

“Kami langsung bergabung dan mulai menawarkan laser picosecond karena ketika Anda memiliki aplikasi yang tepat dan hanya picosecond yang akan melakukannya, itu sangat cocok,” kata Dave Noonan, direktur penjualan dan aplikasi laser. “Pikirkan penandaan UV sebagai penandaan dingin karena ada tanda panas yang sangat kecil. Dengan laser picosecond, seperti itu pada steroid.”

Perusahaan juga menawarkan enklosur dengan slide yang dapat diprogram yang dipasang di dinding belakang. Slide sumbu X ini memungkinkan pengguna untuk menggerakkan kepala laser melintasi jarak yang jauh lebih besar. Perosotan tipikal memungkinkan pergerakan 30″ (762 mm), Noonan menjelaskan, memungkinkan penandaan lebih banyak bagian atau bagian yang sangat panjang seperti laras senapan atau serangkaian laras. Ini berbeda dengan area penandaan bujur sangkar yang biasanya berukuran sekitar 110-170 mm.

Sementara itu, tambahan baru pada rangkaian perangkat lunak Dapra memungkinkan pengindeksan putar bagian silinder yang lebih cepat seperti alat bedah. “Jika Anda memiliki probe dan Anda perlu memasang cincin di probe untuk mengetahui seberapa dalam itu masuk ke jaringan, cincin ini harus dipasang dengan cara yang sangat konsisten,” Noonan menjelaskan. “'Sumbu ketiga' tipikal untuk menandai cincin mengharuskan Anda menandai dan kemudian mengindeks; itu tidak memungkinkan Anda melakukan keduanya secara bersamaan. (Perangkat lunak baru kami) memungkinkan kami menandai dan mengubah pada saat yang sama,” mengatasi perjuangan lama bagi produsen, dan dengan biaya lebih murah daripada perangkat lunak langsung yang sebenarnya.

Selain opsi perangkat lunak dan kabinet khusus, Dapra telah mengembangkan pengontrol baru yang dapat dipasang di kabinet mana pun untuk daya laser apa pun. “Ini sangat modular,” kata Noonan. Kontroler yang sama juga digunakan untuk penawaran Kelas 4, yang telah menjadi sangat populer.

Sistem Dapra dengan cepat menemukan pengadopsi untuk aplikasi medis, kedirgantaraan, otomotif, manufaktur peralatan, dan peralatan pertanian berat.

“Dirgantara adalah sektor yang cukup panas tahun lalu dan tampaknya akan menjadi sangat panas tahun ini,” katanya. Industri ini secara historis condong ke arah penandaan titik, tambahnya, mengingat peraturan yang mendikte penandaan tegangan rendah. “Kami melihat lonjakan minat dari industri kedirgantaraan dalam menandai jumlah suku cadang yang lebih besar dan proyek yang jauh lebih besar yang akan datang.”

Sementara proyek-proyek tersebut cenderung berasal dari pemain yang lebih besar, perakit kustom yang lebih kecil juga muncul—yang mendorong Dapra untuk memperkenalkan lini produk untuk memenuhi kebutuhan mereka.

“Saya baru saja berada di instalasi di Florida di mana kami menjual laser ke produsen medis kecil” dengan hanya satu setengah karyawan, kenangnya. “Dia membuat pin traksi, nampan bedah, sekrup tulang, dan banyak lagi. Di masa lalu, laser terlalu mahal untuk pemain kecil seperti ini; tidak lagi. Ini adalah dunia baru dan kami memiliki solusi yang relevan.”

Seiring dengan turunnya harga laser, kata Noonan, Dapra mengharapkan tahun yang lebih besar lagi di tahun 2019 karena semakin banyak produsen yang dapat menambahkan penandaan laser ke dalam repertoar mereka.

Salah satu area pertumbuhan penting adalah penandaan otomatis plastik, katanya. Salah satu toko cetakan injeksi adalah “menarik di mana saja dari dua hingga empat bagian dari cetakan dan menyajikannya satu per satu ke laser in-line untuk menandai datamatrix.” Sistem mengkonfirmasi keterbacaan tanda sebelum bagian diambil atau, jika tidak dapat dibaca, sistem menggerakkan urutan untuk mengeksekusi tanda kedua.

Dan, selama setahun terakhir, produsen roda gigi telah beralih ke sistem penandaan laser Dapra sebagai pengganti dot peen untuk memangkas biaya mereka “sangat, dan mereka senang dengan nilai produksi yang dihasilkan laser.”

Meskipun penandaan dot peen lebih murah, hal ini membawa masalah penahanan dan keausan bagian pada pin penandaan karbida yang mengakibatkan penurunan kejelasan penandaan. “Metode penandaan laser non-kontak benar-benar unggul dan digunakan untuk alasan yang baik:Anda tidak memiliki bagian yang aus, dan tanda Anda sangat dapat diulang dan dapat diandalkan.”

Solusi Berdasarkan Data

Melacak semua data yang ditandai sama pentingnya dengan membuat tanda, dan transfer bolak-balik informasi penting antara perangkat lunak dan perangkat penandaan adalah elemen kunci dalam desain sistem.
Membuat dan mengamankan rantai dua arah komunikasi sangat penting untuk memungkinkan para insinyur manufaktur dan mereka yang bertanggung jawab untuk menjaga produktivitas di lantai untuk melacak data yang relevan, tegas Dave Sweet, presiden Mecco, Cranberry Township, Pa.

Misalnya, dalam komponen kedirgantaraan bertanda laser untuk Honeywell, “kami mendapatkan data variabel dari database sistem. Perangkat lunak perusahaan mengirimkan informasi itu kepada kami, dan kami tidak hanya menandai suku cadangnya tetapi juga menggunakan sistem penglihatan untuk memverifikasi bahwa informasi yang kami tandai pada suku cadang tersebut cocok dengan apa yang telah dikirimkan kepada kami.” Sistem Mecco kemudian menghasilkan laporan yang disimpan bagi pemerintah untuk mendaftarkan UDI tersebut.

Menurut studi kasus proyek Honeywell Mecco, sistem laser serat SMARTmark 20 W “dicolokkan di mana saja menggunakan 120 VDC dan menempati setengah tapak flatbed YAG lama.” Selain itu, pemberitahuan kualitas terkait penandaan dan pengembalian yang menelan biaya $2.500 per insiden telah turun secara signifikan.

Di dunia otomotif, Sweet mencatat, suku cadang yang terkait dengan keselamatan dan sejumlah dolar tertentu mendapatkan tanda pengenal unik — semuanya dilacak ke nomor identifikasi kendaraan. Ini termasuk poros bubungan, poros engkol, blok, kotak transmisi, dan bahkan konektor. Setelah menandai komponen tersebut dengan kode batang, “hubungan induk-anak” tersebut akan masuk ke database yang pada akhirnya mengikat semua informasi tersebut ke VIN.

Menandai konektivitas sistem semakin meluas ke operasi bersama robot kolaboratif, atau cobot. MECCO baru-baru ini memasang sistem yang menggunakan cobot untuk mengambil bagian dari baki lalu menahannya untuk dipindai oleh sistem penglihatan. Sistem penglihatan mengirimkan informasi ke penanda laser, kemudian cobot membawa bagian tersebut ke laser untuk penandaan. Setelah satu sisi ditandai, cobot membawa bagian itu ke kamera untuk memverifikasi bahwa tanda itu akurat sebelum setiap sisi lain dari bagian itu ditandai.

“Kebutuhan akan ketertelusuran masih terus berkembang,” kata Sweet. “Pelanggan mencari lebih banyak sistem berbasis solusi daripada sekadar laser di dalam kotak,” yang berarti pasar untuk pendekatan berbasis konfigurasi modular untuk memenuhi kebutuhan yang semakin spesifik akan fleksibilitas manufaktur akan terus tumbuh.

Mecco umumnya mendasarkan sekitar 80 persen dari sistemnya pada empat ukuran penutup dasar yang dapat ditambahkan dial putar 6, 18, 24 atau 36″ (152, 457, 610 atau 914 mm) yang terus-menerus mengedarkan bagian baru yang akan ditandai. Setiap enklosur juga memiliki opsi tabel XY. Sekitar 20 persen lainnya dari sistem Mecco dapat disesuaikan, termasuk dengan antarmuka pengguna grafis sederhana yang memungkinkan operator memuat dan memantau pekerjaan.

Misalnya, pelanggan manufaktur alat baru-baru ini perlu menutupi baki suku cadang berukuran 30 × 30″ (762 ×762 mm), yang memerlukan enklosur ekstra besar dan sistem gantry XYZ dari Mecco. “Daripada mereka harus membeli beberapa laser, mereka dapat membeli satu laser, memuat sistem ini, menekan tombol pergi, dan pergi.”

Dalam kasus lain, perusahaan meteran air menggunakan kombinasi penanda titik dan laser dengan stasiun kerja putar empat posisi. Rumah kuningan memiliki nomor seri yang ditandai dengan dot peen, dan laser menggandakan nomor seri tersebut pada tutup plastik hitam.

Desain sistem yang tepat jelas terbayar, seperti dalam kasus pelanggan medis Mecco yang meningkatkan dari laser dioda yang lebih tua ke sistem serat dan melihat waktu siklus mesin secara keseluruhan turun dari 18 detik menjadi kurang dari 11 detik, dengan kualitas tanda yang lebih baik yang memungkinkan lebih baik inspeksi visual dengan pemindai genggam.

Ditambah fakta bahwa Sweet melihat lebih banyak toko kecil berinvestasi dalam robot untuk melengkapi sistem mereka, dan jelas bahwa penandaan laser telah dan akan terus berkembang sebagai operasi industri yang kuat dan tak terpisahkan.