Aujourd'hui, le marquage laser est le premier choix des fabricants qui souhaitent améliorer leurs capacités de traçabilité. La technologie laser à fibre optique est reconnue comme la meilleure option en matière de marquage direct, de codes à contraste élevé, de résistance post-traitement et de facilité d'intégration.
Dans cet article, nous allons expliquer pourquoi la technologie de marquage laser a acquis ce niveau de reconnaissance en matière de traçabilité.
Qu'est-ce que le marquage laser et comment fonctionne-t-il ?
Le marquage laser est un procédé qui utilise un faisceau lumineux hautement focalisé pour créer des marques permanentes sur une surface. Par exemple, nos lasers produisent des faisceaux laser d'un diamètre (taille de point) aussi petit que 0,075 mm, voire moins, selon la configuration optique utilisée pour l'application. Lorsque l’énergie est focalisée sur une zone aussi petite, il est possible de marquer la surface avec une extrême précision.
Le marquage laser peut être utilisé sur tous les types de matériaux, y compris les métaux, les plastiques, les céramiques, le verre, le bois, le papier et les composites.
Pendant le marquage laser, le faisceau laser est contrôlé à l'aide de miroirs ultrarapides (scanners galvo) afin de créer des identifiants de la taille, de la profondeur et du contraste souhaités. Les identifiants peuvent inclure du texte, des codes-barres 1D courants, des numéros de série et des numéros de lot. Ils peuvent également inclure des codes-barres 2D tels que des codes QR (Quick Response) et des codes Datamatrix.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les différents types de codes-barres et sur la meilleure façon de les utiliser avec le marquage laser, vous pouvez télécharger notre guide sur le fonctionnement des codes-barres.
Quels sont les avantages du marquage laser pour la traçabilité ?
Créer des marquages directs
Le marquage laser crée des marquages qui modifient de manière permanente la surface des matériaux, soit en creusant dans le matériau (gravure laser), en modifiant la texture de la microsurface (marquage laser par etching) ou en introduisant des changements chimiques sous la surface (recuit laser)
Des marquages directs sont nécessaires pour obtenir ce que l'on appelle la « traçabilité du berceau à la tombe », ou traçabilité complète. Il s'agit de la capacité à suivre un produit et tous les composants utilisés pour le fabriquer, depuis sa création jusqu’à sa fin de vie et son élimination. Ce concept est utilisé pour réglementer de nombreuses industries soumises à la responsabilité des organismes gouvernementaux, notamment l'automobile, l'aérospatiale, le médical et l'agroalimentaire.
Compte tenu des exigences actuelles en matière de traçabilité, un nombre croissant de fabricants doivent mettre en œuvre une traçabilité complète afin de mieux identifier les défauts, réduire le coût des rappels et atteindre les consommateurs concernés par un rappel.
Les anciennes technologies de marquage créent des marquages directs à l'aide de matériaux durs pour marquer la surface, comme le marquage Dot Peen, la microgravure au laser et le marquage par micropercussion. Ce sont les technologies avec lesquelles le marquage laser est en concurrence.
De nombreuses autres méthodes ne créent pas de marquages directs et ne peuvent pas être utilisées pour répondre aux exigences de traçabilité complète. Par exemple, les étiquettes et les plaques imprimées peuvent se détacher, et l'impression à jet d'encre peut être effacée par des produits chimiques et des abrasifs.
Générer des identifiants à contraste élevé
Un bon contraste est l'un des facteurs les plus importants pour garantir la précision et la cohérence des codes-barres. Le marquage laser crée des marquages en noir et blanc, qui offrent le meilleur contraste possible. Pour y parvenir, la texture de la surface est modifiée afin de contrôler la façon dont la lumière est réfléchie.
Comment le marquage laser modifie la texture de la surface pour créer un contraste
Light is scattered in multiple directions due to low surface roughness, creating white areas.
Light is trapped in high roughness areas, creating black marks.
Marquer des pièces mobiles
Les lasers peuvent marquer des codes sur des pièces qui se déplacent sur des convoyeurs. Cette technologie est appelée marquage à la volée. Elle permet d'intégrer les opérations de traçabilité directement dans la chaîne de production sans affecter le temps de cycle, car les convoyeurs n'ont pas besoin d’être arrêtés pour l'opération de marquage.
Pour marquer à la volée, le laser doit recevoir le signal de l'encodeur du convoyeur. Cela lui fournit toutes les informations dont il a besoin pour compenser activement le mouvement de la pièce pendant le marquage laser.
Chez Laserax, nous avons même développé une technologie qui nous permet de marquer des pièces se déplaçant sur une ligne courbe sur des convoyeurs de type carrousel. Cette fonctionnalité change la donne pour les clients qui cherchent à optimiser l'agencement de leur usine.
Maintenir la traçabilité grâce à des traitements de surface
Les traitements de surface peuvent effacer complètement les codes ou les rendre illisibles par les lecteurs de codes-barres. Citons par exemple les processus de production tels que les revêtements et les traitements par décapage au jet d'abrasif.
Des processus de marquage laser spécialisés doivent être utilisés pour créer des codes qui restent lisibles malgré ces traitements. Voici deux exemples :
Les peintures en poudre sont généralement épaisses ; il est donc essentiel de créer des codes plus profonds qui peuvent être vus à travers le revêtement.
Les particules de grenaillage peuvent pénétrer dans les codes et les détruire de l'intérieur. Il faut donc créer des trous plus petits pour empêcher les particules d'y pénétrer.
Voici un exemple d'identificateurs marqués au laser qui restent lisibles malgré le grenaillage :
Avant le grenaillage
Après le grenaillage
Si vous utilisez des traitements de surface qui compromettent vos efforts de traçabilité, la première étape consiste à consulter un expert en laser afin de discuter de votre application et d'effectuer des tests sur vos pièces
Intégrer l'opération de marquage dans des environnements difficiles
Les environnements de production tels que les usines de moulage, les usines de calcination des métaux, les presses d'estampage et les fonderies exposent les systèmes de marquage à une chaleur élevée, à de fortes vibrations, à la vapeur d'eau, à la poussière et aux particules d'huile présentes dans l'air. La plupart des systèmes de marquage ne sont pas conçus pour fonctionner dans ces conditions.
Les systèmes de marquage laser haut de gamme disposent de certifications IP qui attestent de leur capacité à fonctionner dans ces conditions.
Meridian, par exemple, utilise nos machines de marquage laser dans plusieurs usines de moulage sous pression où l'air est poussiéreux et où la température varie entre 10 °C et 50 °C. Cela leur permet de répondre aux exigences des équipementiers en matière de traçabilité et de leur fournir des pièces moulées sous pression légères.
Réduire l'impact de l'opération de marquage sur le temps de cycle
Lorsque la traçabilité est ajoutée directement dans une chaîne de production, l'une des préoccupations est l'impact sur le temps de cycle. La production peut être ralentie par le remplacement des consommables, la maintenance ou une méthode de marquage lente.
Maintenance minimale
Les technologies précédentes, telles que les lasers CO₂ et Nd:YAG, nécessitaient des réalignements optiques fréquents, des remplacements de miroirs, de lampes ou de lentilles. Les fabricants qui n'avaient d'expérience qu'avec ces types de lasers ont raison d’être sceptiques quant aux affirmations selon lesquelles les lasers sont faciles à automatiser.
Mais la vérité est que les progrès de la technologie laser à fibre ont rendu l'intégration de la technologie laser plus facile à automatiser.
Voici les raisons pour lesquelles les lasers à fibre optique de haute qualité nécessitent un entretien minimal dans les chaînes de production par rapport aux anciennes technologies laser :
Grâce à leur conception simplifiée, ils ne sont pas affectés par les vibrations mécaniques et ne nécessitent aucun réalignement optique.
Les lentilles doivent rarement être remplacées, et les miroirs jamais.
Les sources laser peuvent fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, pendant plus de 10 ans avec la même qualité de marquage.
Une meilleure efficacité énergétique facilite la gestion thermique.
Vitesse de marquage élevée
Les lasers de haute qualité sont rapides et peuvent répondre aux exigences les plus strictes en matière de temps de cycle.
Les systèmes laser à fibre optique ont accès à une puissance laser presque illimitée. Cela leur permet d’être adaptés à des exigences spécifiques en matière de temps de cycle. Chez Laserax, nous proposons une puissance laser à impulsions pouvant atteindre 1 000 W.
Les solutions de marquage laser clés en main peuvent inclure des composants d'automatisation supplémentaires qui maximisent le temps de fonctionnement du laser.
Nous fournissons des exemples de vitesses de marquage laser pour le marquage de l'aluminium, des batteries et le marquage de sable. Si vous nous contactez, nous pouvons également effectuer des tests sur vos pièces afin de vous fournir des vitesses spécifiques à votre application.
Exemples de marquage laser pour la traçabilité
Voici des exemples de marquages de pièces que nous avons réalisés pour des clients ou lors de tests.
Un code Data Matrix est marqué au laser sur le boîtier d'une pile cylindrique.Un code Data Matrix et un numéro de série sur une pièce moulée en aluminium.Un code matriciel rectangulaire a été marqué sur le rotor d'un moteur électrique afin de s'adapter à la forme de la pièce.Divers identifiants sont apposés sur le compartiment à piles afin d'assurer la traçabilité du produit.Un laser a été utilisé pour retirer le revêtement électrostatique de certaines zones spécifiques d'un pignon. Un code Data Matrix et du texte ont ensuite été marqués sur le métal nu.Un rail d'assise a été marqué au laser directement dans une chaîne de production d'estampage.La gravure au laser a été utilisée pour créer des identifiants permanents sur un support de siège.Les numéros de série ont été gravés sur un moule en sable.Les marquages VIN ont été gravés au laser à une profondeur de 0,5 mm afin de résister à l'abrasion et d'empêcher la contrefaçon.En tant que matières premières utilisées dans l'industrie automobile, les lingots d'aluminium doivent être identifiés afin d'assurer leur traçabilité tout au long de la chaîne d'approvisionnement.
Testez le marquage laser pour votre application de traçabilité
Si vous souhaitez utiliser le marquage laser pour la traçabilité des pièces, vous pouvez nous envoyer des échantillons à marquer. Nous vous enverrons un rapport comprenant :
les résultats des tests, y compris les temps de marquage à différents niveaux de puissance
Des vidéos et des photos de l'opération de marquage
La configuration laser minimale pour répondre à vos besoins
Olivier est responsable du développement du système de marquage laser le plus utilisé de Laserax, le LXQ. Il a suivi une formation en technologies électroniques industrielles. Il possède également une vaste expérience dans le domaine de l’automatisation et est chargé de former les nouveaux employés de Laserax dans ce domaine.
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