Options de marquage de pièce

Le numéro de série sur cette pièce en caoutchouc a été réalisé avec une imprimante à jet d'encre. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Matthews Marking Systems

Cette machine à marteler utilise un stylet en carbure de tungstène pour marquer les codes et le texte alphanumérique sur les pièces métalliques. Photo courtoisie Marquage SIC

Une valve de pulvérisation pneumatique peut appliquer de petits points ou des rayures d'encre ou de peinture sur des pièces, comme ces composants de frein. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Nordson EFD

Pour que l'étiquetage soit une option viable, les assembleurs doivent s'assurer que les étiquettes survivront aux processus de fabrication ultérieurs, ainsi qu'au fonctionnement du produit fini. Photo avec l'aimable autorisation de Whitlam Label Co. Inc.

Un laser a produit les marques sur cette pièce automobile. Photo courtoisie Marquage SIC

Une tampographie peut être utilisée pour imprimer des logos et d'autres informations sur de petits produits de consommation en plastique, tels que des tasses, des stylos, des balles de golf et des jouets.

Le dot peening a créé ces caractères alphanumériques sur cette pièce métallique. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Columbia Marking Tools

La vague de rappels automobiles cette année souligne l'importance d'apposer des codes d'identification sur les produits. Sans ces codes, les consommateurs ne sauraient pas si leurs véhicules sont sûrs et les constructeurs automobiles ne sauraient pas où ni quand les pièces problématiques ont été fabriquées.

Les exigences de garantie ne sont pas la seule raison de mettre des codes sur les produits. De tels codes aident les fabricants à suivre les stocks, à personnaliser les assemblages, à « marier » les sous-assemblages construits sur différentes lignes et à garantir que les bonnes pièces sont installées dans les bons produits. Les pièces susceptibles de s'user peuvent être identifiées par un code afin que les clients puissent facilement trouver des pièces de rechange.

Même un simple point peut être pratique. Par exemple, les assemblages qui réussissent certains tests ou inspections peuvent être marqués d'un point pour les séparer de ceux qui n'ont pas réussi. Ou, un point peut être placé sur une pièce afin que les assembleurs l'installent dans le bon produit, l'ordre ou l'orientation.

Les assembleurs disposent de nombreuses options pour marquer les produits. Certaines méthodes, notamment l'étiquetage, la gravure, l'estampage, la gravure chimique et la tampographie, entrent en contact avec les pièces à marquer. D'autres technologies, telles que les jets d'encre, les valves de pulvérisation et les lasers, sont des méthodes sans contact. Lequel utiliser dépend des matériaux, du volume de production, des considérations environnementales et des informations qui doivent être marquées.

Une façon de marquer les produits est de les mettre en retrait. Cela peut être accompli de plusieurs manières.

Le tampon manuel est l'un des équipements de marquage les plus simples. Cet outil est juste un morceau de métal rectangulaire avec un caractère gravé à une extrémité. Pour indenter le caractère dans un objet, l'extrémité gravée est maintenue contre l'objet tandis que l'extrémité opposée est frappée avec un marteau.

Pour automatiser le processus, le tampon peut être monté dans une presse. Les matrices complexes peuvent automatiquement faire avancer les chiffres pour créer des numéros de série consécutifs.

Le marquage à chaud est une variante de ce procédé. Le processus est identique à l'emboutissage par impact, sauf que la matrice est chauffée. Ce processus est utilisé pour marquer - et souvent, pour souder et sceller simultanément - des pièces en plastique. Il est également utilisé pour marquer les fils et les câbles.

Le marquage au rouleau est une autre variante d'estampage. Ce processus peut être accompli de plusieurs manières. Une pièce ronde peut rouler devant une matrice plate ; un dé rond peut rouler sur une partie plate ; ou un dé rond peut rouler autour d'une pièce ronde. Parce qu'une matrice de laminage a un petit point de contact avec la pièce, moins de force est nécessaire pour faire une marque qu'une presse.

En gravure, un stylet en carbure de tungstène dessine des lignes droites et circulaires sur la matière. Le dot peening est un processus similaire. Au lieu d'écrire sur le matériau, le stylet forme à froid des points avec une force de compression à faible contrainte. Les deux processus peuvent être utilisés pour créer des codes à barres, des codes 2D, des logos et des caractères alphanumériques de différentes tailles et profondeurs. Des inscriptions droites, arquées ou radiales peuvent être produites dans des matériaux souples ou durs avec des surfaces planes ou inégales.

Dans la gravure chimique, un écran de soie et de l'acide sont utilisés pour graver des marques peu profondes sur des pièces métalliques. Cette méthode n'est pratique que pour répéter la même marque. Une autre limitation est que l'écran finira par s'user et devra être remplacé. En outre, les assembleurs doivent faire preuve d'une extrême prudence lors de la manipulation de l'acide.

La gravure sèche se fait à peu près de la même manière. Au lieu d'acide, un grain abrasif fin est soufflé à travers un pochoir. Ce processus marque les métaux avec des surfaces dures, anodisées ou hautement polies, telles que les accessoires de salle de bain ou les outils à main. Il produit une impression givrée.

Si un assembleur a simplement besoin de mettre un point sur un produit, une solution simple est un marqueur rechargeable à pointe feutre monté sur un cylindre pneumatique. Le cylindre fait avancer la tête de marquage vers et depuis la pièce, et une pompe alimente la tête en encre toutes les 10 à 20 marques. Un instrument typique peut marquer 10 000 à 20 000 pièces avec 1 once d'encre. Les plumes varient en taille de 0,125 à 2 pouces et peuvent être des cercles, des carrés, des rectangles ou des triangles.

Une valve de pulvérisation pneumatique peut également appliquer de petits points ou des rayures d'encre ou de peinture. Une valve de pulvérisation typique a deux entrées d'air. L'actionnement de l'air soulève le pointeau de la soupape de son siège pour démarrer l'écoulement du fluide de marquage. Ensuite, de l'air à faible volume et à basse pression est utilisé pour pulvériser une quantité uniforme de fluide sur le substrat. À la fin du cycle, l'aiguille se met en place avec une coupure rapide et propre, et l'air à basse pression continue pendant quelques millisecondes. Cela empêche le colmatage en éliminant tout liquide résiduel de la buse.

Des marquages ​​plus complexes nécessitent des solutions plus complexes. Un exemple est une imprimante à tampon. Ce type de système est utilisé pour imprimer des logos et d'autres informations sur de petits produits de consommation en plastique, tels que des tasses, des stylos, des balles de golf et des jouets. Un système de base se compose de glissières horizontales et verticales, d'un encrier ouvert, d'une spatule, d'une lame, d'une plaque d'impression et d'un tampon de transfert en silicone.

Pour démarrer la séquence, la glissière horizontale se déplace vers la gauche, et la spatule écope l'encre hors de l'encrier et sur la plaque. Lorsque la diapositive revient, la lame élimine l'excès d'encre de la plaque. Le coulisseau vertical presse alors le tampon de transfert contre le plateau et le soulève. Au fur et à mesure que le tampon de transfert - maintenant l'image de la plaque - se déplace vers la gauche vers l'objet à imprimer, une nouvelle encre est déposée sur la plaque. Le tampon descend ensuite jusqu'à la pièce, laisse l'empreinte et le processus se répète.

Une variante de ce système est la tampographie par gravure rotative. Le processus est le même, sauf que la plaque d'impression et le tampon de transfert sont des tambours rotatifs. Ce type de système imprime sur des produits cylindriques, tels que des seringues et des béchers.

Pour les applications de marquage en série, un système à jet d'encre est nécessaire. Comme son nom l'indique, un jet d'encre marque les surfaces avec un flux d'encre en circulation continue. À l'intérieur de la tête d'impression, un fin jet d'encre sous pression sort d'une petite buse. Un générateur de gouttes à côté de la buse contient une tige d'entraînement qui crée des ondes de pression ultrasonores dans l'encre, ce qui fait que le jet se divise en un flux de gouttes séparées peu de temps après avoir quitté la buse. Une électrode sous la buse confère à chaque goutte une charge électrostatique. Les gouttes d'encre traversent alors le champ électrostatique créé entre deux plaques déflectrices haute tension. La direction de vol de chaque goutte chargée varie avec la taille de la charge. Les gouttes d'encre non nécessaires à l'impression ne sont pas chargées électrostatiquement et sont récupérées dans une gouttière pour être recyclées.

Avec une gamme de jets d'encre, les assembleurs peuvent imprimer de petites images graphiques haute résolution ou plusieurs lignes d'informations sur une large zone.

Quelle que soit la méthode d'application, les assembleurs ont de nombreux choix d'encres. Les encres vont des formules solubles dans l'eau qui s'enlèvent facilement aux variétés permanentes qui résistent aux produits chimiques caustiques. Les encres peuvent sécher à l'air libre ou être séchées à la chaleur ou à la lumière UV. Lorsque les marques visibles ne conviennent pas, des encres sensibles aux UV peuvent être utilisées. Ces encres sont invisibles à la lumière normale, mais deviennent fluorescentes lorsqu'elles sont exposées à la lumière UV.

L'une des préoccupations des méthodes de marquage à base d'encre est la capacité de l'encre à adhérer au substrat. Dans certains cas, les pièces peuvent devoir être nettoyées ou traitées avec un plasma ou un produit chimique qui favorise l'adhérence.

Les étiquettes sont une méthode populaire de codage à barres des produits. Cependant, pour que l'étiquetage soit une option viable, les assembleurs doivent d'abord s'assurer que les étiquettes survivront aux processus de fabrication ultérieurs, ainsi qu'au fonctionnement du produit fini.

Une grande variété de matériaux d'étiquetage et d'adhésifs est disponible. Les étiquettes en polyester et en vinyle peuvent être utilisées lorsque les températures élevées et les produits chimiques agressifs ne sont pas un problème. Le Kapton haute température est recommandé pour les cartes de circuits imprimés car il peut résister à la soudure à la vague et à la refusion. Les étiquettes en vinyle et en nylon sont recommandées pour les tubes, le câblage et les câbles. Les étiquettes en polyester métallisé peuvent être une alternative aux plaques signalétiques métalliques sur les équipements électriques.

Si les étiquettes sont une option, les assembleurs doivent alors décider d'utiliser des étiquettes préimprimées ou de les imprimer à la demande sur la ligne. Les étiquettes préimprimées sont utilisées lorsque les informations à encoder sont connues à l'avance. Si l'application nécessite simplement des numéros de série, il n'y a peut-être aucune raison de s'impliquer dans l'organisation et la programmation nécessaires pour éviter les numéros en double et d'autres erreurs.

D'autre part, les informations à imprimer sur l'étiquette ne peuvent pas toujours être déterminées à l'avance. Dans ce cas, un système d'impression et d'application est nécessaire. Ces systèmes permettent de générer des informations au moment de l'étiquetage et de les appliquer au produit. Ils ont généralement un logiciel qui permet aux assembleurs de concevoir leurs étiquettes sur un écran d'ordinateur. Un avantage clé de ces systèmes est leur capacité à s'adapter à de petites séries de production.

Cependant, les systèmes d'impression et d'application sont plus coûteux que l'utilisation d'étiquettes préimprimées. Outre le coût de l'imprimante, un tel système peut nécessiter un scanner de code à barres supplémentaire pour vérifier que ce qui a été imprimé est correct et scannable.

Les applicateurs d'étiquettes peuvent être des machines à axe fixe, à deux axes ou à trois axes. Si l'étiquette doit être placée exactement au même endroit sur chaque produit, une machine à axe fixe est adéquate. Pour plusieurs positions d'étiquettes ou pour une production à haut rendement, une machine multiaxe est nécessaire.

Les méthodes de placement des étiquettes varient. Certains applicateurs appliquent une étiquette en frappant légèrement ou en tassant le produit au passage. D'autres soufflent ou brossent légèrement l'étiquette sur le produit. Les précisions de placement varient également en fonction du produit et de la taille de l'étiquette.

Les lasers sont la technologie de marquage la plus flexible, produisant des marques permanentes de haute qualité sur les métaux, les alliages, le papier, le caoutchouc, le verre, les plastiques, les composites et la céramique. Ils peuvent créer des codes à barres, des codes 2D, des numéros de série, des logos et des graphiques sur des surfaces planes, courbes et irrégulières. Les lasers sont utilisés pour marquer des produits tels que les circuits intégrés, les cartes de circuits imprimés, les dispositifs médicaux, les étriers et les claviers d'ordinateur.

Plusieurs plastiques ont été formulés pour fonctionner avec des équipements de marquage laser. Ces plastiques changent de couleur lorsqu'ils sont exposés à la chaleur focalisée d'un laser. Par exemple, un laser peut produire des marques blanches brillantes dans certaines qualités de copolymère d'acétal noir. Le laser crée la marque en faisant fondre et en moussant la surface du polymère. En ajustant la fréquence et la puissance, la quantité de mousse peut être contrôlée, de sorte que la couleur des marques peut être rendue plus claire ou plus foncée. Les marquages ​​​​sur les leviers d'ouverture du coffre et les boutons radio de nombreuses voitures sont produits de cette façon.

Les lasers Nd:YAG, hélium-néon, CO2 et excimer peuvent être utilisés pour le marquage. Avec une double tête de déviation et un séparateur de faisceau programmable, un seul laser peut marquer simultanément deux pièces avec les mêmes informations. Alternativement, le même système peut marquer une zone plus grande sans déplacer la pièce ou le plateau de pièces. Un laser typique peut produire plus de 400 caractères à un seul trait par seconde.

Le marquage au laser pose des problèmes de sécurité. Dans certains cas, le laser doit être logé dans une enceinte avec des portes verrouillées. Les fenêtres de l'enceinte doivent empêcher la lumière laser de s'échapper. Le marquage au laser peut également générer des fumées, mais celles-ci peuvent être éliminées avec une unité d'extraction équipée de filtres HEPA et à charbon.

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