Danfoss x Gravotech: Skræddersyet løsning til udfordringer med mærkning af dele

Om Danfoss

Danfoss er en global leder inden for energieffektive løsninger med over 40.000 medarbejdere i mere end 100 lande. Virksomheden blev grundlagt i 1933 og udvikler avancerede produkter inden for varme- og kølesystemer, ventiler, kompressorer og mobil maskinteknologi.

Vores fagekspert

Efter at have startet sin karriere som kvalitetsingeniør hos McBraida Group i 2008, specialiserede Richard Wilson sig i elektrokemi med elektrokantmærkning. Han arbejdede som kvalitets- og driftschef hos Eaton Hydraulics LLC, da virksomheden blev opkøbt af Danfoss.

Mærkningssystemet: en forudsætning for sporbarhed

Tidligere mærkede Danfoss primært ventiler på produktionslinjen og valgte 2D Datamatrix som databeholder. De skulle mærke en række produkter, hvoraf de vigtigste var 4CK30-ventiler. Mærkningerne på disse ventiler skulle indeholde:

• Modelkode
• Varenummer
• Dato
• En Datamatrix med et ID til sporbarhed, et serienummer og produktionsland

Hvad er en Datamatrix?

Jagten på en simpel, kompakt og fejlfri kode har ført til, at de fleste industrier (luftfart, bilindustrien, elektronik og halvledere, lægemidler osv.) har valgt Datamatrix-koden. I dag er det den todimensionelle – 2D – kode, der er mest udbredt til permanent identifikation af dele.

1. udfordring: Mærkning under krævende produktionsforhold

Krav til kvalitetsmærkning

For Datamatrix: opnåelse af en permanent mærkning

Den største tekniske udfordring var at opnå permanent mærkning af ventilerne. Ventilerne er mærket med “våde” overflader dækket af olie, og mærkningerne skal være holdbare og læselige i hele produktets levetid på op til fire år. Selv efter at ventilen er fjernet, har kunden brug for så meget sporbarhed som muligt. En anden teknisk udfordring var at mærke ventiler med forskellige dimensioner. Dette indebærer at mærke to overflader af samme størrelse, den ene på et højere niveau end den anden, uden at ændre mærkets størrelse.

For logoet: forebyggelse af forfalskning

Tidligere var manuel logopåføring med en rullepen tidskrævende og tilbøjelig til forfalskning. Danfoss havde brug for en løsning, der ville beskytte dem mod forfalskning. Ventilerne var blevet kopieret og fundet i Kina. De havde brug for en måde at garantere, at deres ventiler var ægte.

Og selvom en rullepen er hurtig at bruge, tog det Danfoss-teamet 45 minutter at sætte stemplerne op og justere dem korrekt – en tidskrævende opgave.

Fleksibilitet og tilpasningsevne til mærkning af alle typer ventiler

Produkternes varierende højder (30-150 mm) krævede en mærkningsløsning med en justerbar z-akse. Samtidig skulle systemet integreres sikkert og brugervenligt i produktionslinjen uden dyre installationer. Danfoss havde brug for en Z-akse, der var nem at justere.

En kontrolleret installation, der overholder sikkerhedsstandarder

Kontrolkrav til operatører

Et af de problemer, der tidligere opstod i forbindelse med mærkning af dele, var placering, da nogle operatører ændrede placeringen af ​​mærkningen. Dette kunne føre til udfordringer, især med hensyn til læsbarhed, sporbarhed eller kundetilfredshed, når kunden modtager delen. Det var derfor nødvendigt at give teams klare instruktioner og vejledning om placeringen af ​​mærkningen.

Behovet for sikker og nem installation

Gravering af mærkning kræver installation af et sikkerhedskompatibelt system i produktionslinjen. Et af Danfoss’ krav var at kunne mærke sine produkter effektivt og sikkert uden behov for et separat system, da det er dyrt at tilføje et sådant system til en produktionslinje.

Valg af udskiftelige mærkningsløsninger af høj kvalitet

Lasermærkning for øget hastighed og kvalitet

Lasersystemer har mange fordele. De markerer ikke kun hurtigt, de er også:

• nemme at læse for scannere og andre synssystemer
• høj kvalitet og vanskelige at forfalske
• nemme at standardisere, når programmet er indstillet, hvilket betyder, at de er hurtigere end rullemarkører.

Derudover producerer disse systemer mærker, der ikke falmer med tiden eller når de udsættes for eksterne atmosfæriske faktorer. De er modstandsdygtige over for maling, korrosion og andre typer skader.

Derfor valgte Danfoss lasermærkning med Laser Workstation 2 (LW2), som de integrerede i deres produktionslinje.

Fiberlaseren til lasermærkning i flere niveauer

Danfoss købte to fiberlasere med 3D-linser for at mærke deres produkter med forskellige højder. Fiberlasere uden 3D-linser kan udføre denne opgave tilfredsstillende – men for produkter med to overflader og en højdeforskel på mere end 4 millimeter måtte Danfoss ty til 3D-laserteknologi.

Hvis der er en højdeforskel på mindre end fire millimeter mellem to overflader, kan vi mærke begge sider uden at bevæge laserhovedet med vores TF420-lasere. Men hvis det er mere end det, bruger vi F-serien med 3D-linser, fordi det er hurtigere end at bevæge laserhovedet.

– Richard Wilson

Forbedret markeringskontrol til en overkommelig pris

Markeringskontrol for operatører

Gravotechs Lasertrace-software er et andet nøgleelement, der understøtter Danfoss. Brugere har adgang til forudkonfigurerede markeringsparametre via softwaregrænsefladen, hvilket sparer tid og forhindrer menneskelige fejl.

Der kan oprettes flere brugerprofiler med forskellige adgangsniveauer. Når disse profiler bruges, har supervisorer fuld adgang til alle markeringsfunktioner i værktøjslinjen, mens operatører er begrænset til en forenklet version, hvilket forhindrer fejl.
LW2-laserarbejdsstationen har også en berøringsskærm. Dette er en vigtig sikkerhedsfunktion, da den forhindrer operatører i at få direkte adgang til computeren og skifte programmer.

En sikker og mobil installation

Andre fordele, der fik Danfoss til at vælge LW2-laserstationen, omfattede:

• Høj sikkerhed: LW2 har klasse 1-lasercertificering (det højeste sikkerhedsniveau) uden at kræve en sikkerhedsperimeter omkring et dedikeret markeringsområde.
• Omkostninger og leveringstid: I betragtning af de høje omkostninger og leveringstid, der er involveret i at sikre arbejdsområdet (hvilket i bund og grund betyder at bygge vægge omkring laseren for at isolere den fra andre komponenter), var LW2 det oplagte valg på grund af dens indkapsling, hvilket eliminerer behovet for vægge og anden isolering.

Udfordring 2: Procesintegration

I 2008 blev Danfoss’ maskinbearbejdningsanlæg udstyret med Propen Dot Peen-maskiner. De ønskede at erstatte dem med noget mere moderne, da de allerede havde opgraderet deres produktionslinje med et Makino Flexible Manufacturing System i et robotskinnesystem. Som følge heraf ville produktionsvolumenerne stige – og Danfoss havde brug for mere kontrol over mærkningsprocessen. Så de besluttede at skifte til lasermærkning.

Udvikling af Danfoss produktionslinje

2013

TF420 fiberlasere bruges til at markere V-formede hydrauliske ventiler.

Operatøren placerer emnet, markerer en af ​​hældningerne og roterer den derefter for at markere den anden hældning.

2015

Produktionslinjen moderniseres med lanceringen af ​​F-serien og 3D-linsen.

Danfoss behøver ikke længere en operatør til at rotere emnet.

2019

Danfoss udnytter fuldt ud mulighederne i sin laserløsning til at skabe en mere problemfri og automatiseret proces.

Alle ventiler testes for lækager for at sikre kvalitet. Laseren venter på et input, mens kameraudstyret inspicerer emnet. Hvis inspektionen består, sendes et input til laseren, som beder den om at markere emnet.

En toårig plan for at automatisere produktionslinjen

I 2019 begyndte Danfoss at undersøge, hvordan man kunne integrere automatiserede linjer som Check Valve*-cellen, hvilket hjalp Richard Wilson med at udvikle en mere avanceret strategi. Hovedmålet var at fremskynde produktionslinjen. Så når maskinen er færdig med én ventil, skal den genstarte cyklussen, arbejde på den næste ventil og så videre.

Det tog Danfoss omkring seks måneder at teste LW2-laserarbejdsstationen og tilpasse den til produktionslinjen med Gravotech. Efter seks måneders test med to LW2-lasere besluttede Danfoss at gå videre med denne teknologi. De har nu otte lasere i deres produktionslinje.

Det var faktisk brugen af ​​laseren, der udløste ideen om at automatisere resten af ​​produktionslinjen ved hjælp af robotarme.

– Richard Wilson

Kombination af 4 operationer i 1

Tidligere var lasermærkning, montering, test og pakning separate processer hos Danfoss. I løbet af de sidste fire år har virksomheden dog arbejdet på at integrere lasere i sine monteringsprocesser. Gravotech har været afgørende for at få dette til at ske.

Danfoss havde tidligere en lasermærkningsspecialist i begyndelsen af ​​processen. Nu er der kun brug for to personer til at gøre alt (opbygning af lasermærket i cyklussen og i nogle tilfælde lufttestning, pakning osv.). Så de har kombineret fire operationer i én.

Vi valgte Gravotech, fordi vi havde en god oplevelse med deres “legacy lasere”, som vi kalder dem. Siden januar 2023 har vores lasermærkning været fejlfri.

– Richard Wilson

Fokus på maskinkapacitet

• I dag har virksomhedens mest avancerede produktionslinje 8 lasere.
• Kun 2 fiberlasere kan mærke 300.000 produkter om året.
• Maskinerne kører 18 timer om dagen.
• De mærker 1.200 dele om dagen. Hver maskindør åbner og lukker 3.000 gange om dagen.
• Danfoss kan mærke 1,2 millioner ventiler om året.
• 4.000 til 7.000 varenumre er mærket (på flere steder).
• De kan mærke produkter på mindre end 15 sekunder.
• Én operatør kan mærke op til 10 ventiler ad gangen og behandle en hel batch på 45 minutter.

Samlede resultater for Danfoss

Tidligere bestod dag 1 af plukning og vask, dag 2 af mærkning, dag 3 af montering og testning og dag 4 af skylning og pakning. Nu kan alt dette klares på en enkelt dag.

Maskinen venter på operatørerne, ikke omvendt. Denne proces har sparet Danfoss 2.800 timer om året og pr. laser for produktet med den højeste årlige produktionsvolumen: 370.000 dele/år. I FTE*-tal, hvilket i dette tilfælde svarer til én person, der arbejder 1.870 timer/år (ca. 39 timer om ugen, over 48 uger), kunne Danfoss i stedet producere sin årlige efterspørgsel på cirka 8 måneder.

*Fuldtidsækvivalent: en standardiseret måleenhed, der repræsenterer antallet af timer, som en typisk fuldtidsansat i en virksomhed arbejder.

Jeg kan ikke takke Adam nok for hans hjælp hele vejen. Fra salg og servicesupport til integration har han været en nøglefigur i at vise os, hvad vi er i stand til.

– Richard Wilson

Næste skridt: Øg effektiviteten og standardiser automatiseringen

Virksomheden undersøger nu en maskine med lasere, der kan bevæge sig på en X- og Y-akse. Med denne type system kan de placere flere partier af ventiler ved siden af ​​hinanden og derefter blot vente på, at mærkningen er færdig. Men da ventiler er relativt små produkter, og den produktionslinje, Danfoss bruger i øjeblikket, ikke er optimal, er dette ikke muligt på nuværende tidspunkt.

Med en laser, der kan bevæge sig på en X- og Y-akse, ville vi sandsynligvis bruge 75 % af arbejdsfladen, og jeg er sikker på, at Gravotech allerede er med på det.

– Richard Wilson

Danfoss planlægger også at integrere dette automatiserede produkt i sin nye italienske fabrik, som i øjeblikket bruger Vibra dot peen-mærkningssystemet.

Den italienske fabrik ønsker at skifte til Datamatrix, fordi de ser, hvad vi har opnået, og de ønsker at implementere vores proces som bedste praksis.

– Richard Wilson

Konklusion

Samarbejdet mellem Danfoss og Gravotech er først og fremmest en gensidig søgen efter løsninger på Danfoss’ udfordringer.

At reducere den nødvendige driftstid til at bearbejde en del er afgørende for at holde Danfoss konkurrencedygtig. Hver detalje tæller.

Hvis du også ønsker hjælp til at finde en mærkningsløsning til din produktionslinje, kan du også bruge vores tjenester. Kontakt os her!