Opciones de marcado de piezas

El número de serie de esta pieza de goma se hizo con una impresora de inyección de tinta. Foto cortesía de Matthews Marking Systems

Esta máquina de microperforación utiliza una aguja de carburo de tungsteno para marcar códigos y texto alfanumérico en piezas metálicas. Foto cortesía de Marcado SIC

Una válvula de pulverización neumática puede aplicar pequeños puntos o rayas de tinta o pintura a las piezas, como estos componentes de los frenos. Foto cortesía de Nordson EFD

Para que el etiquetado sea una opción viable, los ensambladores deben asegurarse de que las etiquetas sobrevivan a los procesos de fabricación posteriores, así como a la operación del producto terminado. Foto cortesía de Whitlam Label Co. Inc.

Un láser produjo las marcas en esta pieza de automóvil. Foto cortesía de Marcado SIC

Se puede utilizar una impresora tampográfica para imprimir logotipos y otra información en pequeños productos de consumo de plástico, como tazas, bolígrafos, pelotas de golf y juguetes.

El granallado creó estos caracteres alfanuméricos en esta pieza metálica. Foto cortesía de herramientas de marcado de Columbia

La ola de retiros de automóviles este año subraya la importancia de colocar códigos de identificación en los productos. Sin dichos códigos, los consumidores no sabrían si sus vehículos son seguros y los fabricantes de automóviles no sabrían dónde o cuándo se fabricaron las piezas problemáticas.

Los requisitos de garantía no son la única razón para poner códigos en los productos. Dichos códigos ayudan a los fabricantes a rastrear el inventario, personalizar ensamblajes, "casar" subensamblajes construidos en diferentes líneas y garantizar que las piezas correctas se instalen en los productos correctos. Las piezas que se espera que se desgasten se pueden identificar con un código para que los clientes puedan encontrar reemplazos fácilmente.

Incluso un simple punto puede ser práctico. Por ejemplo, los ensamblajes que pasan ciertas pruebas o inspecciones se pueden marcar con un punto para separarlos de los que no pasaron. O se puede colocar un punto en una pieza para que los ensambladores la instalen en el producto, orden u orientación correctos.

Los ensambladores tienen muchas opciones para marcar productos. Algunos métodos, incluidos el etiquetado, el grabado, el estampado, el grabado químico y la tampografía, entran en contacto con las partes que se van a marcar. Otras tecnologías, como los chorros de tinta, las válvulas de pulverización y los láseres, son métodos sin contacto. Cuál usar depende de los materiales, el volumen de producción, las consideraciones ambientales y qué información debe marcarse.

Una forma de marcar productos es sangrándolos. Esto puede ser realizado de varias maneras.

El sello de mano es una de las piezas más simples del equipo de marcado. Esta herramienta es solo una pieza rectangular de metal con un carácter grabado en un extremo. Para sangrar el carácter en un objeto, el extremo grabado se mantiene contra el objeto mientras que el extremo opuesto se golpea con un martillo.

Para automatizar el proceso, el sello se puede montar en una prensa. Los troqueles complejos pueden avanzar dígitos automáticamente para crear números de serie consecutivos.

El estampado en caliente es una variación de este proceso. El proceso es idéntico al estampado por impacto, excepto que el troquel se calienta. Este proceso se utiliza para marcar y, a menudo, para soldar y sellar simultáneamente piezas de plástico. También se utiliza para marcar alambres y cables.

El marcado con rollo es otra variación del estampado. Este proceso puede llevarse a cabo de varias maneras. Una pieza redonda puede rodar más allá de un dado plano; un dado redondo puede rodar sobre una parte plana; o un dado redondo puede rodar alrededor de una pieza redonda. Debido a que un troquel rodante tiene un pequeño punto de contacto con la pieza, se requiere menos fuerza para hacer una marca que una prensa.

En el grabado, una aguja de carburo de tungsteno dibuja líneas rectas y circulares sobre el material. El granallado es un proceso similar. En lugar de escribir en el material, el lápiz óptico forma puntos en frío con una fuerza de compresión de bajo estrés. Ambos procesos se pueden utilizar para hacer códigos de barras, códigos 2D, logotipos y caracteres alfanuméricos de varios tamaños y profundidades. Las inscripciones rectas, arqueadas o radiales se pueden producir en materiales blandos o duros con superficies planas o irregulares.

En el grabado químico, se utiliza una pantalla de seda y ácido para quemar marcas poco profundas en las piezas metálicas. Este método solo es práctico para repetir la misma marca. Otra limitación es que eventualmente la pantalla se desgastará y será necesario reemplazarla. Además, los ensambladores deben tener mucho cuidado al manipular el ácido.

El grabado en seco se realiza de la misma manera. En lugar de ácido, se sopla un grano abrasivo fino a través de una plantilla. Este proceso marca metales con superficies duras, anodizadas o muy pulidas, como accesorios de baño o herramientas manuales. Produce una impresión helada.

Si un ensamblador simplemente necesita poner un punto en un producto, una solución fácil es un marcador de punta de fieltro recargable montado en un cilindro neumático. El cilindro hace avanzar el cabezal de marcado hacia y desde la pieza, y una bomba suministra tinta al cabezal cada 10 o 20 marcas. Un instrumento típico puede marcar de 10 000 a 20 000 partes con 1 onza de tinta. Los plumines varían en tamaño de 0,125 a 2 pulgadas y pueden ser círculos, cuadrados, rectángulos o triángulos.

Una válvula de pulverización neumática también puede aplicar pequeños puntos o rayas de tinta o pintura. Una válvula de rociado típica tiene dos entradas de aire. El aire de accionamiento levanta la aguja de la válvula de su asiento para iniciar el flujo de líquido de marcado. Luego, se usa aire de baja presión y bajo volumen para rociar una cantidad uniforme de fluido sobre el sustrato. Al final del ciclo, la aguja se asienta con un corte rápido y limpio, y el aire a baja presión continúa durante unos pocos milisegundos. Esto evita la obstrucción al eliminar cualquier líquido residual de la boquilla.

Las marcas más complejas requieren soluciones más complejas. Un ejemplo es una impresora de almohadilla. Este tipo de sistema se utiliza para imprimir logotipos y otra información en pequeños productos de consumo de plástico, como tazas, bolígrafos, pelotas de golf y juguetes. Un sistema básico consta de portaobjetos horizontales y verticales, un tintero abierto, una espátula, una cuchilla, una placa de impresión y una almohadilla de transferencia de silicona.

Para comenzar la secuencia, el deslizamiento horizontal se mueve hacia la izquierda y la espátula saca la tinta del tintero y la coloca sobre la plancha. Cuando la corredera regresa, la cuchilla elimina el exceso de tinta de la placa. Luego, la corredera vertical presiona la almohadilla de transferencia contra la placa y la vuelve a levantar. A medida que la almohadilla de transferencia, que ahora sostiene la imagen de la placa, se mueve hacia la izquierda hacia el objeto que se va a imprimir, se deposita tinta nueva en la placa. Luego, la almohadilla desciende hasta la pieza, deja la huella y se repite el proceso.

Una variación de este sistema es la tampografía rotativa por huecograbado. El proceso es el mismo, excepto que la placa de impresión y la almohadilla de transferencia son tambores giratorios. Este tipo de sistema imprime en productos cilíndricos, como jeringas y vasos de precipitados.

Para aplicaciones de marcado en serie, es necesario un sistema de inyección de tinta. Como sugiere su nombre, un chorro de tinta marca las superficies con un chorro de tinta que circula continuamente. Dentro del cabezal de impresión, un fino chorro de tinta a presión emerge a través de una pequeña boquilla. Un generador de gotas junto a la boquilla contiene una varilla impulsora que crea ondas de presión ultrasónicas en la tinta, lo que hace que el chorro se rompa en una corriente de gotas separadas poco después de salir de la boquilla. Un electrodo debajo de la boquilla le da a cada gota una carga electrostática. Luego, las gotas de tinta pasan a través del campo electrostático creado entre dos placas deflectoras de alto voltaje. La dirección de vuelo de cada gota cargada varía con el tamaño de la carga. Las gotas de tinta que no son necesarias para la impresión no reciben cargas electrostáticas y se recogen en un canalón para ser recicladas.

Con una variedad de chorros de tinta, los ensambladores pueden imprimir imágenes gráficas pequeñas de alta resolución o varias líneas de información en un área amplia.

Independientemente del método de aplicación, los ensambladores tienen muchas opciones de tintas. Las tintas van desde fórmulas solubles en agua que se eliminan fácilmente hasta variedades permanentes que resisten productos químicos cáusticos. Las tintas se pueden secar al aire o se pueden curar con calor o luz ultravioleta. Cuando las marcas visibles no son adecuadas, se pueden usar tintas sensibles a los rayos UV. Estas tintas son invisibles con luz normal, pero emiten fluorescencia cuando se exponen a la luz ultravioleta.

Una preocupación con los métodos de marcado basados ​​en tinta es la capacidad de la tinta para adherirse al sustrato. En algunos casos, es posible que las piezas deban limpiarse o tratarse con un plasma o un producto químico que promueva la adhesión.

Las etiquetas son un método popular de codificación de barras de productos. Sin embargo, para que el etiquetado sea una opción viable, los ensambladores primero deben asegurarse de que las etiquetas sobrevivan a los procesos de fabricación posteriores, así como a la operación del producto terminado.

Se encuentra disponible una amplia variedad de materiales para etiquetas y adhesivos. Las etiquetas de poliéster y vinilo se pueden usar cuando las altas temperaturas y los productos químicos agresivos no son una preocupación. Se recomienda Kapton de alta temperatura para placas de circuito impreso porque puede soportar la soldadura por ola y por reflujo. Se recomiendan etiquetas de tela de nailon y vinilo para tuberías, cableado y cables. Las etiquetas de poliéster metalizado pueden ser una alternativa a las placas de características metálicas en los equipos eléctricos.

Si las etiquetas son una opción, los ensambladores deben decidir si usar etiquetas preimpresas o imprimirlas bajo demanda en la línea. Las etiquetas preimpresas se utilizan cuando la información que se va a codificar se conoce de antemano. Si la aplicación simplemente requiere números de serie, puede que no haya razón para involucrarse con la organización y la programación necesarias para evitar números duplicados y otros errores.

Por otro lado, la información que se imprimirá en la etiqueta no siempre se puede determinar de antemano. En ese caso, se requiere un sistema de impresión y aplicación. Estos sistemas permiten generar información en el momento del etiquetado y aplicación al producto. Por lo general, tienen un software que permite a los ensambladores diseñar sus etiquetas en la pantalla de una computadora. Una ventaja clave de estos sistemas es su capacidad para adaptarse a pequeñas tiradas de producción.

Sin embargo, los sistemas de impresión y aplicación son más costosos que el uso de etiquetas preimpresas. Además del costo de la impresora, dicho sistema puede requerir un escáner de código de barras adicional para verificar que lo que se ha impreso es correcto y se puede escanear.

Los aplicadores de etiquetas pueden ser máquinas de eje fijo, dos ejes o tres ejes. Si la etiqueta se colocará exactamente en la misma posición en cada producto, una máquina de eje fijo es adecuada. Para múltiples posiciones de etiquetas o para una producción de alta mezcla, se necesita una máquina multieje.

Los métodos de colocación de etiquetas varían. Algunos aplicadores aplican una etiqueta golpeando o apisonando ligeramente el producto a medida que pasa. Otros soplan o cepillan ligeramente la etiqueta sobre el producto. Las precisiones de colocación también varían según el producto y el tamaño de la etiqueta.

Los láseres son la tecnología de marcado más flexible y producen marcas permanentes de alta calidad en metales, aleaciones, papel, caucho, vidrio, plásticos, compuestos y cerámica. Pueden realizar códigos de barras, códigos 2D, números de serie, logotipos y gráficos en superficies planas, curvas e irregulares. Los láseres se utilizan para marcar productos como circuitos integrados, placas de circuito impreso, dispositivos médicos, calibradores y teclados de computadora.

Se han formulado varios plásticos para trabajar con equipos de marcado láser. Estos plásticos cambian de color cuando se exponen al calor enfocado de un láser. Por ejemplo, un láser puede producir marcas blancas brillantes en algunos grados de copolímero de acetal negro. El láser crea la marca derritiendo y espumando la superficie del polímero. Al ajustar la frecuencia y la potencia, se puede controlar la cantidad de espuma, de modo que el color de las marcas se puede aclarar u oscurecer. Las marcas en las palancas de apertura del maletero y los botones de la radio en muchos automóviles se producen de esta manera.

Para el marcado se pueden utilizar láseres de Nd:YAG, helio-neón, CO2 y excimer. Con un cabezal de doble deflexión y un divisor de haz programable, un solo láser puede marcar simultáneamente dos partes con la misma información. Alternativamente, el mismo sistema puede marcar un área más grande sin mover la pieza o la bandeja de piezas. Un láser típico puede producir más de 400 caracteres de un solo trazo por segundo.

Hay problemas de seguridad con el marcado láser. En algunos casos, el láser debe estar alojado en un recinto con puertas entrelazadas. Las ventanas del recinto deben evitar que se escape la luz láser. El marcado láser también puede generar humos, pero estos pueden eliminarse con una unidad de escape equipada con filtros HEPA y de carbón.

MONTAJE EN LÍNEA

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