Un système de marquage laser de haute précision

Un équipementier automobile, producteur de pièces moulées et de tubes d’acier sans soudures, laminés à chaud ou à froid, ainsi que de tubes d’acier de précision soudés ou étirés et soudés, ayant des diamètres de 12 à 120 mm, fabrique ses produits selon des méthodes largement automatisées. Ce spécialiste ne se contente pas de développer et de réaliser des solutions de tubes sur mesure, il se charge également de la définition des matériaux et de la conception des produits. Comme ces tubes sont essentiellement utilisés dans l’industrie automobile, ils sont soumis, dans de nombreuses applications, à des obligations de contrôle et de réception. Pour des raisons de sécurité, il faut éliminer tout risque de confusion et assurer la traçabilité des différents lots et produits. C’est pourquoi les tubes sont marqués dans le sens axial par différentes données, telles que le diamètre extérieur, l’épaisseur de paroi, les numéros de matériau, d’article et de commande ou encore la date de production.

 

Les tubes avancent les uns derrière les autres sur des rouleaux coniques vers la station de marquage laser pour être gravés avec toutes les données requises.

Un marquage rapide de haute précision

Dans la halle, une grue dépose les tubes, pouvant atteindre une longueur de 7 m, sur un dispositif d’amenée raccordé à une station de séparation. Ces tubes avancent l’un après l’autre, à une vitesse de 70 m/min, sur des rouleaux coniques vers la station de marquage laser, pour y être munis de toutes les données requises. Afin d’obtenir un lettrage net et de maintenir une production en continu, le processus de marquage doit être hautement précis et rapide – si possible assez rapide pour que la bande convoyeuse ne doive être ni arrêtée, ni ralentie. Avec l’option Marking on the fly, les tubes sont pratiquement marqués à la volée. Une autre exigence est que le traitement au laser ne doit en aucun cas avoir un effet d’entaille à l’emplacement du lettrage.

L’équipementier automobile utilisait jusqu’alors un laser pompé par diode et refroidi à l’eau. Avec cette solution, les tubes pouvaient certes être marqués avec une grande précision, mais le système de refroidissement, par sa structure complexe, rendait le laser sujet à des défaillances. Des travaux d’entretien occasionnaient des coûts considérables. A la suite d’une nouvelle maintenance onéreuse, ce fabricant s’est mis à la recherche d’un système plus économique auprès de la société AxNum AG, établie à Bienne. Celle-ci distribue des produits de haute qualité dans le domaine de l’automatisation, de l’assemblage, ainsi que des techniques de marquage. Ce fabricant utilise déjà avec succès une machine à micro-percussions de cette société pour effectuer, dans une autre usine, le marquage de pièces moulées sous pression.

 

Le laser à fibre i103L-G assure un processus de marquage durable et flexible.

Un marquage précis et contrasté

«Dès le premier entretien, nous avons compris que notre laser intégrable i103L-G de SIC Marking conviendrait parfaitement à cette application», déclare Mike Machule, responsable de la vente de systèmes de marquage et de lettrage de la société AxNum. Cette solution compacte identifie les tubes d’acier avec un lettrage de haute qualité dans des temps de cycles de très courte durée. Le laser à fibre trace des caractères alphanumériques précis et contrastés, des codes matriciels 1D et 2D, des éléments graphiques et des logos. Les dimensions de la fenêtre de marquage, qui sont sont de 100 x 100 mm peuvent atteindre, en option, 215 x 215 mm.

Le laser i103L-G est composé d’une tête de marquage et d’une unité de contrôle dans laquelle se trouve la source laser - un laser pompé à diodes, dopé à l’ytterbium. La tête de marquage est reliée au contrôleur par un câble à fibres optiques de 3 m. Les dimensions compactes de la tête de marquage et son faible poids, de 5 kg seulement, permettent un montage aisé. «Ainsi l’intégration et la mise en place dans un espace exigu n’ont pas posé de problème», se rappelle Mike Machule. Les experts ont parfaitement maîtrisé le défi qui consistait à intégrer très rapidement le système laser dans l’installation existante, afin de réduire au minimum l’immobilisation de la machine. Le système laser a pu être raccordé sans difficulté à la commande.

Le laser, d’une longueur d’onde de 1’064 nanomètres est disponible avec une puissance moyenne de 10, 20 ou 50 W. «Pour atteindre une vitesse de marquage élevée, nous utilisons un laser d’une puissance de 50 watts», explique Mike Machule. Depuis cette année, la société Axnum propose également une version de 100 W. Elle est ainsi à même de répondre à des vitesses de défilement très élevées.
Le système laser est commandé par un logiciel intuitif très simple à manipuler.

 

Un marquage d’une qualité élevée et constante.

Des faibles coûts de maintenance

L’équipementier automobile a surtout été convaincu par le fait que le laser à fibre atteint cette vitesse de marquage sans refroidissement à eau. Cela signifie pour lui une réduction importante des coûts de maintenance. De coûteux systèmes pour l’installation et l’amenée d’eau sont ainsi inutiles», explique Mike Machule. L’efficacité du laser à fibre permet de miser sur 50’000 à 100’000 heures de service. Il s’agit d’un produit standard que les experts de la société AxNum ont adapté à cette application spécifique. «Nous avons, par exemple, mis en place un dispositif de protection pour protéger l’utilisateur contre un éventuel rayonnement laser», précise Mike Machule.

Le laser i103L-G est maintenant placé directement au-dessus de la bande convoyeuse. Dès qu’un tube s’engage dans la coque de protection du laser, un capteur déclenche un signal et le laser démarre avec le marquage à la volée. La vitesse du convoyeur est transmise à la commande du laser par un signal encodeur. Cela garantit une qualité de lettrage élevée et constante, y compris en cas de variations de vitesse. Le laser s’adapte ainsi toujours à la vitesse effective de la bande convoyeuse.

 

Une excellente qualité du marquage

Lorsque le système a marqué le tube avec toutes les données requises, un contrôle de fissures est encore effectué dans la station laser. «La qualité du lettrage n’est pas contrôlée», explique Mike Machule. Avec ce système laser novateur, elle est toujours garantie. La seule erreur pouvant se produire, reconnaissable à l’œil nu, est que les tubes ne soient pas marqués. Cela n’arrive toutefois que si les tubes sont mal acheminés sur la bande convoyeuse, s’ils sont sales, par exemple. Après avoir passé le contrôle avec succès, la bande convoyeuse achemine les tubes à la bande de déchargement.

La société Axnum a mis en place la première installation en juin 2012. Une deuxième est en service depuis janvier 2013. Les lasers à fibre i103L-G assurent désormais un marquage durable et flexible, ainsi qu’une fabrication économique. «Nous n’avons pas uniquement livré, installé et mis en service cette solution, nos collaborateurs du service après-vente sont également toujours prêts à intervenir en cas de demande d’assistance ou tout simplement pour répondre à toute question. Avec la société AxNum, l’utilisateur n’a plus qu’un seul interlocuteur pour l’intégralité de son système de marquage», conclut Mike Machule.