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Kennzeichnung am laufenden Band Bild: hatman12
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Kennzeichnung am laufenden Band

Text: Volker Teufel, Paul Leibinger
Die Kennzeichnung gehört inzwischen schon wie selbstverständlich zum Produktionsprozess. Industrielle Tintenstrahldrucker mit vielen Schnittstellen, die während der laufenden Produktion arbeiten und zentral steuerbar sind, passen sich gut dem Arbeitsrhythmus moderner Anlagen an.

In einigen Branchen gibt es gesetzliche Vorgaben zur Rückverfolgbarkeit der Produkte. Aber auch Track&Trace-Prozesse sowie die Einhaltung von Qualitätsvorgaben erfordern eine eindeutige Produktkennzeichnung. Die Markierung wird daher in immer mehr Branchen zur Voraussetzung. Dabei reichen die Anforderungen von variablen Chargennummern, über Barcode- und 2D-Codes bis zu mehrzeiligen Aufdrucken. Eine Kennzeichnungslösung dafür ist ein Continuous-Ink-Jet-Drucker (CIJ), der berührungslos und während der laufenden Produktion auf Produkte druckt.

Da Anlagen und Automationsprozesse immer komplexer und schneller werden, sollten bei der Kennzeichnung möglichst viele variable und schnelle Schnittstellen vorhanden sein. Nur so kann sie effizient realisiert und flexibel verändert werden. Beim Aufdrucken von Seriennummern beispielsweise müssen variable Daten aus einer Datenbank ausgelesen und auf das Produkt aufgedruckt werden. Die Daten werden von einem übergeordneten Leitrechner oder sonstigen Informationssystemen oder Steuerungen bereitgestellt. Eine Ethernet-Schnittstelle ist dafür oft unabdingbar, da die Datenübertragung mit der Geschwindigkeit der Produktionslinie mithalten muss – mehr als 500m/min sind keine Seltenheit. Außerdem kann via Ethernet der gesamte Maschinenpark vernetzt und zentral gesteuert werden; dazu ist auch der Ink-Jet-Drucker in das Netzwerk integriert und kann so bequem vom PC im Büro aus bedient werden. Alternativ bietet die serielle Schnittstelle RS232 ähnliche Vorteile für ältere Automationssysteme.

I/Os für mehr Möglichkeiten

Als typisches Peripheriegerät verfügen Drucker auch über viele I/O-Schnittstellen. So kann der Kleinschrift-Tintenstrahldrucker Steuersignale empfangen und gleichzeitig Signale für weitere Produktionskomponenten zur Verfügung stellen. Dementsprechend kann eine Signallampe aktiviert werden oder eine Rückmeldung an eine SPS gesendet werden, wenn zum Beispiel ein vorab definierter Zählerstand erreicht ist. Die Ein- und Ausgänge ermöglichen es auch, den Drucker automatisiert zu steuern: Bei einem Produktwechsel kann die Maschinensteuerung dem Drucker automatisch senden, dass nun ein neuer Job gedruckt werden soll. Vorab hinterlegte Druckaufträge werden dann durch externe Selektionssignale ausgewählt; über 1000 verschiedene Aufträge lassen sich beim Modell Leibinger JET3 extern aktivieren.

Automatisierte Branchen profitieren von der berührungslosen Direktbedruckung mit einem Ink-Jet-Codierer zusätzlich, weil er einige Vorteile im Vergleich zu anderen Kennzeichnungskonzepten mit sich bringt. So nutzt ein CIJ-Drucker die Bewegung der Produktionslinie zum Drucken, ohne dass ein zusätzlicher Arbeitsschritt nötig ist – der Druck erfolgt sozusagen nebenbei. Die Bedruckung kann zudem in verschiedenen Farben erfolgen, ist günstig und gewährleistet eine lange Haftung, auch auf Oberflächen, die rau oder gewölbt sind. Die Kennzeichnung via Ink-Jet ist in der Regel resistent gegen Temperaturextreme, Wasser und viele andere typische Störfaktoren, die bei der Produktion oder danach auftreten können.

Der Drucker zählt mit

Aufgrund der Bereitstellung entsprechend vieler und multifunktionaler Schnittstellen, geht der Mehrwert eines solchen Geräts über die reine Kennzeichnung hinaus: Der Drucker kann Kontrollaufgaben übernehmen und Abläufe noch weiter automatisieren. Beispielsweise lassen sich über einen Handscanner Druckjobs direkt laden, ohne dass eine Nummer oder ähnliches manuell eingegeben werden müsste. Bei der Metermarkierung zählt der Drucker die vorbeilaufenden Meter mit, auch wenn gerade aus irgendeinem Grund, nicht gedruckt werden soll/kann. Nach dem Beenden der Unterbrechung setzt der Drucker wieder automatisch mit dem korrekten Zählerwert auf. Oder aber der Drucker übernimmt die Steuerung vor- oder nachgelagerter Einheiten. So kann er zum Beispiel die Geschwindigkeit einer Corona-Vorbehandlung eines Kabels kontrollieren. Läuft die Linie zu langsam und das Kabel wird zu stark beansprucht, kennzeichnet der Drucker diesen Bereich nicht und schaltet die Vorbehandlung automatisch ab, bis die vordefinierte Mindestgeschwindigkeit wieder erreicht ist.

Typisches Anwendungsbeispiel für Codierer im Automationsbereich ist die Kennzeichnung von Verpackungen, im Speziellen in der Pharmaindustrie. Bei Medikamenten müssen sehr strenge und landesspezifische gesetzliche Regelungen bei der Rückverfolgbarkeit beachtet werden, um Plagiate zu verhindern. Eine zentrale Datenbank generiert verschlüsselte Sicherheits-Codes, die auf Verpackungen oder Blister aufgebracht werden. Bei der Übertragung der Daten empfiehlt sich eine schnelle und zuverlässige Ethernet-Verbindung. Das Druckergebnis muss klar lesbar und dauerhaft sein, damit die Produktkennzeichnung ihren Zweck erfüllt.

Beim Walzen von Blech helfen Gut/Schlecht-Markierungen bei der späteren Ausschuss-Erkennung. Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie die Automobilbranche sind weitere Branchen, die Kennzeichnungslösungen in Automationsprozesse integrieren müssen. Gerade das Mindesthaltbarkeitsdatum, zum Beispiel auf Wurst, Käse und Marmelade, begegnet einem im Alltag täglich. Ohne Kennzeichnungssysteme mit variablen Schnittstellen wäre der Aufwand für solche Massenproduktionen enorm.

Details bei Einzelteilen

Traceability ist nicht nur für das Endprodukt nötig: In Autos und Flugzeugen muss jede Einzelkomponente klar zurück verfolgbar sein. Bedenkt man, dass die Einzelkomponenten oftmals aus der ganzen Welt zugeliefert werden und in verschiedensten Produktionsketten nach und nach zum fertigen Teil werden, wird deutlich, welche Herausforderungen an Kennzeichnungsprozesse gestellt werden. Auf jedem Einzelteil müssen Details aufgebracht sein, an denen erkennbar ist wo, wann, durch wen und an welcher Linie das Teil gefertigt wurde. Das bestimmen gesetzliche Vorschriften. Immer öfter entscheiden sich Unternehmen jedoch aus strategischen Gründen für eine Produktkennzeichnung. Eine vollständige Dokumentation der Prozesse liefert Informationen zur gesamten Wertschöpfungskette. Ungenutztes Optimierungspotenzial kann erkannt und für eine Verbesserung des Qualitätsmanagements und der Effizienz genutzt werden.

Die Integration eines Kennzeichnungssystems in neue oder bestehende Automationsprozesse ist für Anlagenbauer und Projektplaner daher ein wichtiges Thema. Es sollte von Beginn an definiert werden, was das Kennzeichnungssystem alles können muss. Ausschlaggebend dabei ist oft: Je schneller, einfacher und flexibler die Integration des Systems in den Gesamtprozess gelingt, desto kostengünstiger ist die Anschaffung. Industrielle Ink-Jet-Drucker können völlig autark verwendet oder je nach Bedarf in das Netzwerk der Hauptmaschine eingegliedert werden. Daher ist wichtig, dass auch das Kennzeichnungssystem eine schnelle und flexible Integration und Anbindung an die Anlage ermöglicht.

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