Welche Möglichkeiten gibt es bei der Kennzeichnung von Metallen?
Kennzeichnungen und Markierungen erleichtern die Unterscheidung der zahlreichen Metalle und Metallprodukte. Von der chemischen Zusammensetzung bis zum Verwendungszweck und den Herstellerangaben gibt es eine Reihe von Informationen, die für Erzeuger und Verarbeiter gleichermaßen relevant und wichtig sind. Die erforderliche Kennzeichnung lässt sich mit unterschiedlichen Methoden vornehmen. Wir stellen die Hintergründe und Möglichkeiten in unserem Überblick vor.
Kennzeichnung von Metallen: Warum sind Markierungen so wichtig?
Heute werden mehr als 2.500 verschiedene Stahlsorten hergestellt und in nahezu allen Branchen verwendet. Stahlwerkstoffe und die aus ihnen gefertigten Produkte unterscheiden sich beispielsweise nach ihren jeweiligen Legierungselementen, ihren Gefügebestandteilen und ihren mechanischen Eigenschaften.
Stahl etwa wird gemäß DIN EN 10020 nach chemischer Zusammensetzung und Hauptgüteklassen eingeteilt:
| Einteilung von Stahl nach DIN EN 10020 | |
|---|---|
| Chemische Zusammensetzung | Hauptgüteklassen |
|
|
Um alle diese vielen Stähle zweifelsfrei und eindeutig voneinander unterscheiden zu können, gibt die DIN EN 10027 ein Bezeichnungssystem vor, das für den europäischen Raum Gültigkeit besitzt. Die Bezeichnung legt dazu Regeln fest, wie mit Hilfe von Kennbuchstaben und -zahlen die wesentlichen Merkmale der Stähle möglichst einfach und übersichtlich zu erfassen.
Auf diese Weise lassen sich Verwendungszwecke, mechanische und physikalische Eigenschaften sowie die chemische Zusammensetzung angeben.
Darum sind Kennzeichnungen von Metall so wichtig
Die Kennzeichnung von Metallteilen und Maschinenkomponenten ist allerdings nicht allein wegen der Identifikation des jeweiligen Metalls wichtig. Es geht außerdem um die interne und externe Rückverfolgbarkeit entlang der gesamten Lieferkette.
Korrekt gekennzeichnete Metallprodukte wie Bleche, Rohre, Profile oder andere Werkstücke lassen sich dann anhand von Chargennummern und Datum individuell zurückverfolgen. Somit trägt die Kennzeichnung erheblich zur Qualitätssicherung sowie zu mehr Produktsicherheit, Rechtssicherheit, Verbraucherschutz und Umweltschutz bei.
Metallmarkierungen sind die effektivste und verbreitetste Möglichkeit, um schon bei der Herstellung verschiedener Produkte die Rückverfolgbarkeit von allen Teilen und Komponenten von Maschinen und den damit hergestellten Erzeugnissen zu ermöglichen. Die Markierungen und Kennzeichnungen helfen dabei, bei Verlusten, Fehlern oder anderen Unterbrechungen die einzelnen betroffenen Teile oder Elemente identifizieren zu können.
Widerstandsfähigkeit von Kennzeichnungen auf Metallen
Dazu wiederum muss gewährleistet sein, dass die Kodierungen auch unter extremen Bedingungen und auf unterschiedlich beschaffenen Oberflächen lesbar bleiben. Chargennummern, Werkstoffnummern, Herstellerlogos und andere Informationen werden deshalb mit einer Reihe verschiedener Methoden auf die Metalle aufgebracht.
So kann sichergestellt werden, dass weder extreme Witterung noch große Temperaturschwankungen, hohe mechanische Lasten oder raue Arbeitsbedingungen die Kennzeichnungen unkenntlich machen. Wir stellen ihnen einige dieser Verfahren vor.
Exkurs: Was wird in der Stahl- und Metallindustrie gekennzeichnet?
Stangen und Profile: Stangen und Profile werden in der Regel mit Angaben zu Gussnummer, Stahlsorte, Produktionsdatum und Herstellername markiert.
Rohre: Bei Rohren kommen zu den Angaben bezüglich Stahlsorte und Produktionsdatum zusätzlich Informationen zum Durchmesser und der Wandstärke hinzu.
Bleche: Für Bleche sind vor allem Informationen zu Gussnummer, Stahlsorte, Dicke sowie Produktionsdatum relevant.
Schmiedeteile: Neben Stahlsorte und Produktionsdatum sind Schmiedeteile mit der jeweiligen Teilenummer gekennzeichnet.
Nadelprägen
Die Nadelprägung zur Kennzeichnung von Metallteilen findet vor allem bei bearbeiteten Stahlerzeugnissen für Luftfahrt, Automobilindustrie, Metall- und Stahlindustrie, Eisenbahnbau oder den Energiesektor Anwendung. Mit Hilfe einer schwingenden Markiernadel können verschiedene Informationen wie Kodierungen, Zeichen, Symbole, Logos, Daten und einiges mehr auf der Metalloberfläche aufgebracht werden, ohne das Material in irgendeiner Form zu beeinträchtigen.
Verantwortlich dafür ist die Schlagtechnik, mit der eine Abfolge von kleinen Punkten auf der Metalloberfläche erzeugt werden. Das erlaubt präzise Markierungen mit guter Lesbarkeit.
Zu den wesentlichen Vorteilen des industriellen Nadelprägens gehört, dass sie sehr tiefe Markierungen ermöglicht. Die Tiefe kann dabei auf das jeweilige Material abgestimmt werden. Außerdem funktioniert die Nadelprägung auf unterschiedlichen Formen, das heißt sie kann sowohl bei flachen als auch bei zylindrischen Teilen verwendet werden.
Die Methode erfordert kein Verbrauchsmaterial, lediglich die Markiernadel zeigt durch den Gebrauch Verschleißerscheinungen. Umgekehrt sind die tiefen Markierungen des Nadelprägens und damit die aufgebrachten Informationen verschleiß- und fälschungssicher.
Ritzmarkieren / Ritzen
Beim industriellen Ritzen werden die Markierungen mit einer Nadel aus Diamanten oder Wolframcarbid in Verbindung mit Luftdruck auf der Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht. Die Kennzeichnung wird mit feinen und präzisen Schnitten gemacht. Selbst QR-Codes lassen sich mit diesem Verfahren problemlos auf Metall umsetzen. Neben der Effizienz und Schnelligkeit ist der niedrige Geräuschpegel einer der größten Vorteile dieser Markierungsmethode.
Sowohl Ritzmarkieren als auch Nadelprägung werden meist mit CNC-Werkzeugen durchgeführt. Die computergesteuerten Prozesse sorgen für präzise Kennzeichnungen und sind insbesondere für Serien- und Massenproduktionen eine effiziente Lösung.
Lasermarkierung
Die Alternative zu CNC-gesteuerten Markierungsmethoden bei hohen Produktionszahlen ist die Lasermarkierung. Das Verfahren ist schnell und präzise und erlaubt dank unterschiedlicher Varianten optimale Kennzeichnungen für verschiedene Oberflächen. Lasermarkierungen eignen sich vor allem dort, wo besonders feine und detaillierte Kennzeichnungen erwünscht oder gefordert sind.
Um auf unterschiedlichen Oberflächen optimale Ergebnisse zu erhalten, kann die Lasermarkierung mit verschiedenen Methoden vorgenommen werden.
Lasermarkierung von Metallen 1: Entfärben
Beim Markieren durch Entfärben wird per Laserstrahl die Farbe der Materialoberfläche verändert. Durch die chemischen Reaktionen, die der Laserstrahl auslöst, kommt es zu einer dauerhaften Veränderung der Farbe.
Die Farbveränderungsmarkierung wird für verschiedene eloxierte Metalle verwendet. Kennzeichnungen können in hoher Auflösung und hohem Detailgrad in sehr guter Lesbarkeit angebracht werden. So lassen sich mit dieser Methode beispielsweise problemlos Seriennummern oder QR-Codes realisieren.
Lasermarkierung von Metallen 2: Materialabtrag
Bei der Lasergravur werden mit einem konzentrierten Laserstrahl dünne Schichten der Materialoberfläche abgetragen. Auf diese Weise lassen sich auf Metallen tiefe und dauerhafte Kennzeichnungen anfertigen.
Das Verfahren bietet sich für Anwendungen und Umgebungen an, in denen Material und Werkstücke vor allem gegen Verschleiß und Korrosion beständig sein müssen. Deshalb kommt die Lasermarkierung durch Materialabtrag bei Industriekomponenten und Werkzeugen zum Einsatz.
Lasermarkierung von Metallen 3: Glühen
Hier werden mit dem Laserstrahl die Bereiche der Oberfläche erhitzt, auf denen die Markierung zu sehen sein soll – diese wird sozusagen eingebrannt.
Beim Erhitzen verändert sich die Kristallstruktur an der betroffenen Stelle, sie wird dadurch verdunkelt. Diese Art der Kennzeichnung ist dauerhaft und höchst verschleißfest, weshalb sie oft für Werkstücke für die Luft- und Raumfahrtindustrie oder für die Herstellung von Werkzeugen und Instrumenten genutzt wird.
Die Glühbeschriftung stellt sicher, dass die Kennzeichnungen – und damit die Rückverfolgung der Teile – auch unter extremen Belastungen sicht- und lesbar bleiben.
Exkurs: Lasermarkierung durch Aufschäumen
Für Kennzeichnungen und Markierungen auf Kunststoffen und verschiedenen Gummiwerkstoffen, kann der Laser auch für Schaum- oder Färbemarkierung genutzt werden. Die Hitze des Lasers löst dabei auf der Oberfläche des Materials eine chemische Reaktion aus – es bildet sich Schaum.
Dieser weist einen Farbkontrast zum nicht erhitzten Material auf. Derartige dauerhafte Markierungen sollen in erster Linie ästhetischen Ansprüchen genügen. Sie werden deshalb in Bereichen wie Kosmetik, Verpackung oder Medizinprodukte eingesetzt.
Vorteile von Lasermarkierungen
Der Einsatz von Lasertechnologie für die Kennzeichnung von Metallen und metallischen Werkstücken verspricht einige Vorteile:
- Die Markierung wird unabhängig von der gewählten Methode geräuscharm umgesetzt und kann dank kurzer Zykluszeiten für die Massenproduktion genutzt werden.
- Lasermarkierungen bieten ein hohes Maß an Flexibilität und Präzision. Sie sind dadurch für komplizierte, detailreiche Markierungen geeignet, die problemlos auf unterschiedlichen Oberflächen, Formen oder Höhen ausgeführt werden.
- Kennzeichnungen mit Lasertechnologie sind zum Beispiel dank Nanosekundenlaser oder Femtosekundenlaser auf verschiedensten Oberflächen und mit hoher Komplexität möglich.
Kennzeichnung mit Etiketten
Etiketten sind in nahezu jeder Branche anzutreffen und die Metallindustrie ist trotz ihrer hohen Anforderungen an Kennzeichnungen keine Ausnahme. Damit die Etiketten sowohl zum jeweiligen Produkt (große Werkstücke, Werkzeuge oder Schüttgüter wie Schrauben, Nieten etc.) als auch zum Einsatzzweck passen, können sie in ihren Eigenschaften auf die verschiedenen Ansprüche abgestimmt werden.
Verschiedene Etikettentypen für die Metallindustrie
Als Informationsträger können Etiketten für dieselben Aufgaben genutzt werden, wie andere Kennzeichnungen: Sie vereinfachen die Rückverfolgung von einzelnen Elementen, helfen bei der Identifizierung der Produkteigenschaften und gestalten logistische Prozesse effizienter.
Da nicht alle Metallprodukte ohne weiteres beklebt werden können, gibt es mit Anhängeetiketten eine Alternative zu Haftetiketten. Auf diese Weise kann auch mit Etiketten die einfache Identifikation und lückenlose Rückverfolgbarkeit gewährleistet werden.
Das gilt ebenso für die Möglichkeiten der individuellen Anpassung der Formate, damit die Etiketten auf Werkstückträgern, Werkzeugen, Anlagen und Maschinenteilen und anderen Metallprodukten passgenau aufgebracht werden können.
Eigenschaften von Etiketten für die Kennzeichnung von Metallen
Robust, reiß- und wischfest, für den Innen- wie den Außeneinsatz geeignet: Damit Etiketten in der Metallindustrie zuverlässig und langfristig Informationen bereitstellen können, müssen sie über eine Reihe von entsprechenden Merkmalen verfügen. Neben den bereits genannten Eigenschaften müssen sie unter anderem
- starke Witterungseinflüsse aushalten,
- mechanische Belastungen überstehen (einschließlich Kratzfestigkeit),
- widerstandsfähig gegen Chemikalien, Öle und ähnliche Stoffe sein,
- auf verschiedenen Oberflächen sehr gut haften.
Neben Folien-Etiketten aus Kunststoff kommen deshalb je nach Anforderungen auch Keramik- oder Metalletiketten zum Einsatz, die beispielsweise auch bei hohen Temperaturen jenseits von 1.000 °C ihre Widerstandsfähigkeit behalten.
Kennzeichnung mit Inkjet-Technologie und anderen Beschriftungen
Präzise Kennzeichnungen auf Metalloberflächen sind nicht nur mit Lasertechnologie möglich. Injekt-Drucksysteme können ebenfalls für genaue Markierungen auf Stahlcoils, Platten, Rohren, Profilen oder Seilen eingesetzt werden. Die Möglichkeiten reichen von Farbkennzeichnungen (etwa für Drahtseile) bis Beschriftungen von Stahlrohren. Selbst Direktmarkierungen von noch heißen Stahl-Halbzeugen mit Temperaturen von über 1.000 °C lassen sich bewerkstelligen.
Langlebige Beschriftungen auf Metalloberflächen, die beispielsweise für Produktionsabläufe wichtig sind, lassen sich zudem mit speziellen beständigen Lackmarkern auftragen. Dank einer lackähnlichen Tinte können damit erhitzte, dunkle oder verschmutzte Oberflächen markiert und gekennzeichnet werden. Entsprechende Stifte und Marker sind eine praktische Lösung für den Einsatz im nicht-industriellen Umfeld. Sie werden beispielsweise in verarbeitenden Handwerksbetrieben oder im Rohrleitungsbau verwendet.
Genau wie bei den Inkjet-Lösungen stehen verschiedene Farben und Stärken zur Verfügung, um auch Kennzeichnungen mit geringer Strichstärke vornehmen zu können. Die Lacktinte ist beständig gegen die meisten Einflüsse, von Witterung bis zu Ölen oder Ethanol. Mit Aceton und Benzin lassen sich die Markierungen bei Bedarf wieder entfernen.