Znakowanie produktów, odczyt oznaczeń i traceability

Techniki znakowania generalnie dzieli się na dwie kategorie: metody pośrednie i bezpośrednie. W pierwszych oznaczenie nanosi się na etykietę i dopiero tę mocuje na obiekcie. W drugich z kolei symbole są wykonywane bezpośrednio na jego powierzchni. Są to zatem głównie techniki niszczące, ale jedynie w dopuszczalnych granicach. Poza tym do tej kategorii zalicza się nadrukowywanie, które choć nie niszczy, to jednak modyfikuje znakowaną powierzchnię. Zasadniczo oznaczenia wykonane metodami pośrednimi są łatwo usuwalne, zaś naniesione bezpośrednio są trwałe.

Zalety metod pośrednich to: łatwość znakowania i uzyskania, a potem utrzymania, dla danej serii, dobrej czytelności symboli. Zaletą oznaczeń wykonanych technikami bezpośrednimi z kolei jest większa trwałość. Z drugiej strony na czytelność symboli w tym przypadku w dużym stopniu wpływają właściwości powierzchni, takie jak chropowatość oraz kolor materiału, z którego wykonano znakowany obiekt.

Znakowanie laserowe

Tytułowa metoda zaliczana jest do technik znakowania trwałego. Symbole są wykonywane przy użyciu wiązki światła laserowego o dużej mocy skupionej w punkcie, która skanuje znakowaną powierzchnię kierowana przez układ optyczny. Jej ruch jest synchronizowany z regulacją mocy lasera. W zależności od typu powierzchni korzysta się z innych konfiguracji układu optycznego. Zasadniczo znakowarek dwuwymiarowych używa się do tych płaskich, zaś trójwymiarowych do pozostałych (zakrzywionych). W tych drugich układ soczewek i luster jest tak zrealizowany, aby ruchem wiązki można było sterować nie tylko w osiach X i Y, ale także wzdłuż osi Z.

Najważniejszym komponentem znakowarek tego typu jest laser. Maszyny te wyposaża się w źródła promieniowania różnego typu. Przykładem są półprzewodnikowe lasery Nd: YVO4 oraz Nd: YAG. Generalnie pierwsze sprawdzają się w nanoszeniu drobniejszych oznaczeń i wówczas, jeśli ważne jest ograniczenie ilości ciepła towarzyszącego znakowaniu, a drugie w metodach, które odwrotnie, wymagają go w dużej ilości. Z kolei lasery światłowodowe wyróżnia kompaktowość i sprawność energetyczna. Lasery C02 są preferowane w znakowaniu szkła, papieru, drewna, z kolei lasery półprzewodnikowe, Nd: YVO4 oraz Nd: YAG są zalecane w nanoszeniu oznaczeń na metale.

Wyżarzanie laserowe

W naświetlonym laserem miejscu zachodzą widoczne modyfikacje w strukturze materiału. W zależności od mechanizmu tego zjawiska wyróżnia się różne techniki znakowania laserowego.

Przykład to wyżarzanie. W tej metodzie promieniowanie laserowe wywołuje termiczne miejscowe utlenianie materiału bez jego zauważalnej ablacji. Symbole naniesione w ten sposób są czarne, bez pęknięć, wgłębień, zadziorów. Typowa głębokość wyżarzania to 20‒30 μm, dzięki czemu znaki są trwałe i odporne na korozję. Nie można ich usunąć kwasem, rozpuszczalnikami ani przez ścieranie. Technika ta jest popularna w znakowaniu wykończonych powierzchni, zwłaszcza części lotniczych i narzędzi chirurgicznych, czyszczonych i sterylizowanych w wysokich temperaturach z użyciem silnych chemikaliów, w przypadku których bardziej inwazyjne metody nanoszenia symboli, powodujące pogorszenie jakości powierzchni, nie sprawdzą się ze względów sanitarnych. Oznaczenia są wyżarzane są na powierzchni metali żelaznych (żelazo, stal) i tytanu.

Napis, grafika, a może kod kreskowy?

Stosowane są oznaczenia różnego typu. Przykładem są napisy. Tekstowa, czytelna dla ludzi informacja może dotyczyć różnych aspektów znakowanego obiektu. Na przykład w przypadku produktów spożywczych w ten sposób klient dowiaduje się o terminie przydatności do spożycia, składzie, danych producenta. Zasadniczo można w tym celu użyć dowolnej czcionki, choć istnieją też czcionki zoptymalizowane pod kątem konkretnych metod znakowania, na przykład laserem, w których linie się nie przecinają, co pozwala uniknąć przepalenia.

Uzupełnieniem informacji tekstowej, a często też jedynym źródłem informacji o produkcie, są oznaczenia nieczytelne dla ludzi, przeznaczone do odczytu za pomocą skanera lub przez system wizyjny. Są to kody kreskowe 1D i 2D. Pierwsze z nich składają się z rzędu linii i przerw o różnej grubości, zaś drugie mają postać kwadratu wypełnionego jasnymi i ciemnymi polami. W kodach 2D można przekazać więcej informacji niż w "zwykłych" kreskowych. Grafiki z kolei są przeważnie nanoszone jako dekoracja lub przedstawiają logo identyfikujące producenta.

Na czym polega grawerowanie laserowe?

Podczas grawerowania wiązka laserowa lokalnie nagrzewa obrabiany przedmiot, aż zostanie przekroczona temperatura parowania materiału, z którego go wykonano. Wgłębienia tworzące symbole powstają zatem w wyniku jego stopienia i / albo odparowania naświetlanego podłoża. Typowo głębokości grawerowania wynoszą od 0,001 do 0,1 mm. W zasadzie wszystkie materiały można znakować w taki sposób, pod warunkiem dobrania odpowiedniego typu lasera. Stosowana jest także technika głębokiego grawerowania, polegająca na jego wielokrotnym powtarzaniu, w wyniku czego usuwane są kolejne warstwy materiału. Typowe głębokości w tym przypadku wynoszą od 0,1 do 5 mm. Tą metodą znakowane są metale. Głębokie grawerowanie pozwala ponadto wykonywać symbole 3D – wrażenie trójwymiarowości zapewnia usuwanie warstw materiału na różnych poziomach.