Wenn Präzision auf Partnerschaft trifft, ist alles möglich

Wo Präzision auf Skalierbarkeit trifft: Die Lasermarkierungs-Partnerschaft zwischen CYCJET und Siemens

Anfang 2024 stand das Siemens-Werk in Nürnberg vor einer anspruchsvollen Aufgabe: Pro Stunde 1.250 elektrische Schalter über sechs Komponententypen hinweg zu kennzeichnen – unter Einhaltung der Sicherheitsstandards IEC 60884 sowie globaler Rückverfolgbarkeitsanforderungen. Die Kennzeichnung musste dauerhaft und kratzfest auf Edelstahl- und Metallplatten erfolgen, einen klaren Kontrast auf dunklem ABS-Kunststoff gewährleisten und extrem feine, wärme-freie Texte und QR-Codes mit einer Größe von 0,1 mm auf hellen Polycarbonat-Platten ermöglichen. Nach drei Monaten intensiver weltweiter Tests erwiesen sich CYCJETs Faserlaser LF30F und UV-Laser LU3F als einzige Systeme, die sämtliche Anforderungen erfüllten – eine Partnerschaft, die auf Problemlösungskompetenz und gemeinsamem Anspruch an Präzision beruht.

Die erste Hürde ergab sich während der Pilotproduktion. Der für Metalle optimierte LF30F hatte Schwierigkeiten mit dunklem ABS – einem wärmeempfindlichen Polymer, das bei Bestrahlung mit Faserlaserenergie leicht verkohlt. Die ersten Versuche lieferten entweder schwach ausgeprägte, unlesbare Markierungen oder Ränder mit mikroskopischer Verkohlung, ein typisches Problem bei Missverhältnis zwischen Energiedichte und Materialabsorption. „Wir standen vor der Wahl: die Produktionslinie auf Schneckentempo herunterzufahren oder den Laser an unsere Materialien anzupassen“, erinnerte sich Markus Weber, Leiter Produktionstechnik bei Siemens.

CYCJETs vor Ort tätiger Ingenieur, Herr Yang, war innerhalb von 24 Stunden vor Ort. Nach Diagnose des Problems als zu hohe Standard-Pulsparameter stellte er den LF30F auf einen Modus mit niedriger Dauerleistung und hohen Spitzenpulsen um, wodurch kurze, intensive Energieimpulse erzeugt wurden, die die Wärmeübertragung minimierten. Eraußerdem ein Stickstoffspülsystem eingebaut, um Oxidation zu vermeiden – eine wesentliche Ursache für die Verfärbung von Kunststoff. Bis zum Morgengrauen lief die Anlage mit voller Geschwindigkeit und erzeugte scharfe, weiße Kontrastmarkierungen auf dunklem ABS ohne jeglichen thermischen Schaden. Die Erfassungsrate für Seriennummern stieg von ursprünglich 82 % auf 100 %. Stabilität wurde bald zur nächsten Herausforderung – ein bekanntes Problem in der Hochvolumenfertigung. Während 18-stündiger Spitzen-Schichten löste der LF30F wiederholt Überhitzungsalarms aus, da Fabrikstaub die Kühllüfter verstopfte. Metallspäne und Kunststoffpartikel füllten die Luft – eine Realität, die Lasergeräte in stark frequentierten Produktionsumgebungen regelmäßig beeinträchtigt. CYCJET löste das Problem nicht nur, sondern entwickelte es neu: Sie konstruierten einen maßgeschneiderten HEPA-Filteransatz, der genau auf das Staubprofil des Werks abgestimmt war, und aktualisierten die Software mit einer Echtzeit-Temperaturüberwachung sowie prädiktiven Warnmeldungen, sodass Bediener Probleme bereits vor Ausfallzeiten beheben konnten. Die Schulung von zwanzig Siemens-Bedienern im täglichen Reinigen der Lüfter und in der wöchentlichen Kalibrierung befähigte das vor Ort tätige Team, die Spitzenleistung eigenständig aufrechtzuerhalten. „Diese Änderungen beseitigten zu 100 % unsere temperaturbedingten Ausfallzeiten“, bestätigte Weber. Heute läuft der LF30F tagelang ununterbrochen und erzeugt dauerhafte Schwarzoxidmarkierungen auf Edelstahl, die den Salzsprühkorrosionstest über 500 Stunden erfolgreich bestanden haben. Bei dem UV-Laser LU3F bestand die Herausforderung in höchster Präzision auf hellen PC-Platten. Frühe Tests zeigten unscharfe Kanten und inkonsistente Tiefen, verursacht durch Fokussierungsdrift infolge von Temperaturschwankungen und Materialabsorption.Variabilität der Absorption zwischen verschiedenen Chargen von PC-Harz. In der Präzisionsfertigung kann bereits eine Fokussierungsverschiebung von 0,05 mm dazu führen, dass eine Markierung nicht mehr lesbar ist. CYCJETs Lösung war zweigeteilt: ein Autofokusmodul, das alle 50 Teile neu kalibriert wurde, um Umgebungseinflüssen entgegenzuwirken, sowie eine maßgeschneiderte Parameterbibliothek, die gemeinsam mit den Materiallieferanten von Siemens für die Harzvariationen entwickelt wurde. Chen optimierte die Impulsbreite des Lasers auf 20 Nanosekunden und reduzierte dadurch die wärmeeinflusste Zone auf weniger als 0,05 mm – entscheidend, um Mikrorisse in dünnen Kunststoffplatten zu verhindern, einem häufigen Ausfallmechanismus in der Elektronik. Die endgültigen Markierungen waren äußerst scharf und verschmierfest und überstanden 1.000 Abwischungen mit Alkohol sowie extreme Temperaturwechsel (-40 °C bis 85 °C) und erfüllten damit sogar die strengsten Standards von Siemens.

Die nahtlose Integration in das intelligente Fabriksystem von Siemens war das letzte Puzzleteil. Das Ingenieursteam von CYCJET arbeitete eng mit der IT-Abteilung von Siemens zusammen, um die Laser mit dem Manufacturing Execution System (MES) des Werks zu verbinden. Jeder von den Modellen LF30F und LU3F gedruckte QR-Code enthielt eindeutige Produktionsdaten und ermöglichte so eine Echtzeit-Rückverfolgbarkeit vom Rohmaterial bis zum fertigen Schalter – eine bahnbrechende Entwicklung für ein Unternehmen mit globalen Lieferketten. CYCJET richtete einen rund um die Uhr verfügbaren Fernsupportkanal ein, der von Ingenieuren besetzt war, die in den Arbeitsabläufen von Siemens geschult waren, und löste kleinere Störungen innerhalb weniger Minuten. Alle zwei Wochen fanden vor Ort Nachbetreuungstermine statt, um sicherzustellen, dass die Systeme auch bei sich ändernden Produktionsanforderungen stets optimal eingestellt blieben, einschließlich einer schnellen Neukonfiguration beim Einführen eines neuen Schaltermodells durch Siemens.sechs Monate lang.

Heute produziert die Nürnberger Linie jährlich über 4,2 Millionen markierte elektrische Schalter mit einer Markierungsquote von 99,98 %. Für Siemens senkte die verbrauchslose Lasertechnik die Betriebskosten im Vergleich zum herkömmlichen Inkjet-Verfahren – das häufige Patronenwechsel erforderte und gefährlichen Abfall erzeugte – um 32 %. Für CYCJET bestätigte die Partnerschaft ihre Fähigkeit, komplexe, hochgradig anspruchsvolle industrielle Herausforderungen für eine der weltweit angesehensten Marken zu bewältigen.

„Was diese Zusammenarbeit erfolgreich machte, war unser gemeinsames Engagement für Qualität“, resümierte Weber. „CYCJET verkaufte uns nicht einfach nur Maschinen – sie wurden eine Erweiterung unseres Teams. Sie hörten zu, passten sich an und standen uns bei jedem Schritt zur Seite.“

Dieses Projekt verdeutlicht die Kraft ingenieurtechnischer Zusammenarbeit. Indem Siemens’ unverhandelbare Qualitätsstandards mit der technischen Flexibilität von CYCJET vereint wurden, verwandelten die beiden Unternehmen eine Fertigungsherausforderung in einen Maßstab für Effizienz, Präzision und Zuverlässigkeit bei der Kennzeichnung elektrischer Komponenten – und bewiesen damit, dass, wenn Präzision auf Partnerschaft trifft, alles möglich ist.