Technische Keramik markieren

Markierung

Temperaturbeständige Beschriftung keramischer Grünlinge – CerTrace®

WZR hat über 10 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von unterschiedlichsten Tinten. Wir entwickeln den Prozess und individuelle Tinten für unterschiedliche Keramiken. Hierbei arbeiten wir für Keramikhersteller aber auch für Keramikanwender. Zur temperaturbeständigen Markierung keramischer Grünlinge haben wir spezielle Tinten entwickelt, die wir unter dem Label CerTrace® vermarkten. Für die händische Markierung keramischer Grünlinge verkaufen wir CerTrace®-Stifte. Wenn eine automatisierte Kennzeichnung keramischer Grünlinge gewünscht ist, empfehlen wir die Markierungssysteme von König&Bauer Coding, die unsere CerTrace®-Tinten verdrucken. Für uns war entscheidend, dass die Drucker sehr robust sind, andererseits aber ein sehr präzises Druckbild liefern.

Anwendung

Wozu braucht man temperaturbeständige Beschriftungen von keramischen Grünlingen?

Wenn die Rückverfolgbarkeit keramischer Bauteile bis zu deren Herstellung möglich sein soll, ist eine Kennzeichnung der Grünlinge unmittelbar nach deren Herstellung (Pressen, Spritzguss, Extrusion…) die einzige Möglichkeit. Wenn es um das Thema Industrie 4.0 geht, ist eine solche Rückverfolgbarkeit eine zwingende Notwendigkeit. Mit CerTrace®-Tinten können ungesinterte Keramiken beschriftet werden. Diese Beschriftung ist auch nach dem Sinterprozess lesbar. Die Beschriftung kann von Hand oder mit Druckern aufgebracht werden.

Certrace

Wofür steht CerTrace®?

WZR nutzt Wortmarken um die unterschiedlichen Themen zu kennzeichnen mit denen sich WZR beschäftigt. Neben CerPrint® (3D-Druck von Keramik), CerCoat® (Keramikbeschichtungen) oder CerChek® (Prüfung und Bewertung von Keramik), wurde der Begriff CerTrace® für die temperaturbeständige Beschriftung von Keramik gewählt. Hierfür hat WZR spezielle Tinten entwickelt, die auf Grünlinge aufgebracht werden und nach dem Sinterprozess noch sehr gut erkennbar sind.

Welche Keramiken können mit CerTrace® beschriftet werden?

Wir konnten positive Erfahrungen mit folgenden Punkten sammeln:

  • Strukturkeramiken auf Basis von Al2O3
  • Strukturkeramiken auf Basis von ZrO2 (Y-TZP)
  • Feuerfestkeramiken
  • Keramische Schalen für den Feinguss

Ablauf

Wie können keramische Grünlinge beschriftet werden?

Grundsätzlich ist zwischen einer händischen und einer maschinellen Beschriftung zu unterscheiden. Wir haben Tinten entwickelt, die ganz einfach mit einem Stift auf den Grünling geschrieben werden können. Diese Art eignet sich vor allem für die Beschriftung von Mustern oder Proben meist im Labor. Um Serienprodukte zu kennzeichnen, ist eine automatisierte Beschriftung deutlich sinnvoller. Hierzu eignen sich Drucker, die eine Tinte auf die Oberfläche aufdrucken. Hierbei gibt es zwei unterschiedliche Druckprinzipien: Drop on Demand (DoD) und Continuous Inkjet (CIJ).

Welche Möglichkeiten gibt es, keramische Grünlinge automatisiert zu beschriften?

Grundsätzlich können sowohl DoD- wie auch CIJ-Drucker zur Beschriftung von Grünlingen genutzt werden. Dazu haben wir, von WZR, Tinten für beide Drucksysteme entwickelt, da es für beide Druckertypen Keramikbauteile gibt, die die jeweilige Technik erfordern.

Im industriellen Einsatz müssen die Drucker in den Produktionsablauf integriert werden. Hierzu ist die Anbindung an die Datenbank der Prozesssteuerung wichtig, um die korrekte Kennzeichnung aufzudrucken. Wichtig ist die Entscheidung, ob die Beschriftung in Klarschrift, oder als Code (Strichcode oder Datamatrix Code) aufgedruckt wird. Damit verbunden ist die Entscheidung, wie viele Daten in der Beschriftung hinterlegt sein sollen:

  • Mit Klarschrift kann ein Alphanumerischer Schriftzug aufgedruckt werden, in Verbindung mit einer Datenbank können Produktionsdaten zugeordnet werden (z.B. „Produkt 4.213, Charge 9445, #443“)
  • Mit einem Strichcode / Barcode ist es möglich, die Beschriftung automatisiert auszulesen, bekanntestes Beispiel hierfür ist die Supermarktkasse. Hinterlegt ist eine relativ geringe Anzahl an Zeichen, die wiederum in Verbindung mit einer Datenbank Informationen zum Herstellungsprozess verfügbar machen
  • Mit einem Datamatrix-Code kann eine deutlich größere Anzahl an Informationen verschlüsselt werden, sodass hiermit auch Informationen zum Bauteil direkt im Code gespeichert werden können. Weit genutzt wird der QR-Code um Internet-Seiten direkt für ein Handy zugänglich zu machen

Drucker

Wie unterscheiden sich Drop on Demand-Drucker (DoD) von Continuous Inkjet-Druckern? (CIJ)

DoD-Drucker zur Verarbeitung von Keramiktinten arbeiten üblicherweise mit Piezo-Druckköpfen, die eine Vielzahl einzelner Düsen besitzen, die einzeln angesteuert werden können. Hiervon leitet sich auch der Name ab: Tropfen werden bei Bedarf („on demand“) erzeugt und auf die Oberfläche geschossen. Hier ist es notwendig, dass der Abstand zwischen Druckkopf und zu beschriftender Oberfläche im Bereich von ca. 5mm liegt und in engen Grenzen konstant gehalten wird. Wenn dies gewährleistet werden kann, ist das Druckbild sehr scharf, eine Auflösung von 600x600dpi kann genutzt werden.

CIJ-Drucker arbeiten grundsätzlich anders: die Tinte wird kontinuierlich („continuous“) in einem Strahl versprüht. Dieser Strahl wird so abgelenkt dass einzelne Tropfen das Druckbild ergeben. Bei genauerem Hinsehen können diese Tropfen im Druckbild erkannt werden, je größer der Abstand zwischen Druckkopf und Oberfläche und je schneller die Druckgeschwindigkeit ist, desto stärker wird dieser Effekt sichtbar. Grundsätzlich ist das Druckbild also detail-ärmer verglichen mit DoD-Druckern. Der Abstand zwischen Druckkopf und Oberfläche kann jedoch stark variieren, ohne dass die Druckqualität sehr stark verschlechtert wird. Zudem sind die Druckköpfe verglichen mit DoD-Druckköpfen deutlich robuster, weshalb sich die CIJ-Drucker gerade in industriellen Umgebungen mit Staubaufkommen durchgesetzt haben.

Ansprechpartner

Dr. Dieter Nikolay
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