Danfoss x Gravotech: Skreddersydd løsning for utfordringer med merking av deler

Om Danfoss

Danfoss er en global leder innen energieffektive løsninger, med over 40 000 ansatte i mer enn 100 land. Selskapet ble etablert i 1933 og utvikler avanserte produkter innen varme- og kjølesystemer, ventiler, kompressorer og mobil maskinteknologi.

Vår ekspert på saken

Etter å ha startet karrieren som kvalitetsingeniør hos McBraida Group i 2008, spesialiserte Richard Wilson seg i elektrokjemi med elektrokantmerking. Han jobbet som kvalitets- og driftssjef hos Eaton Hydraulics LLC da det ble kjøpt opp av Danfoss.

Merkesystemet: en forutsetning for sporbarhet

Tidligere merket Danfoss stort sett ventiler på i produksjonslinjen og valgte 2D Datamatrix som sin databeholder. De trengte å merke en rekke produkter, hvorav den viktigste var 4CK30-ventiler. Merkene på disse ventilene skulle inkludere:

• Modellkode
• Del-nummer
• Dato
• En Datamatrix med en ID for sporbarhet, et serienummer og produksjonsland

Hva er en Datamatrix?

Jakten på en enkel, kompakt og feilfri kode har ført til at de fleste bransjer (luftfart, bilindustri, elektronikk og halvlederindustri, farmasøytisk industri osv.) har valgt Datamatrix-koden. I dag er det den todimensjonale – 2D – koden som brukes mest til permanent identifisering av deler.

1. utfordring: Merking under krevende produksjonsforhold

Krav til kvalitetsmerking

For Datamatrix: å oppnå et varig merke

Den største tekniske utfordringen var å oppnå permanent merking av ventilene. Ventilene merkes med «våte» overflater dekket av olje, og merkene må være varige og lesbare i hele produktets levetid på opptil fire år. Selv etter at ventilen er fjernet, trenger kunden så mye sporbarhet som mulig. En annen teknisk utfordring var å merke ventiler med ulike dimensjoner. Dette innebærer å merke to overflater av samme størrelse, den ene på et høyere nivå enn den andre, uten å endre størrelsen på merkingen.

For logoen: forebygging av forfalskning

Tidligere manuell påføring av logo med rulletusj var tidkrevende og utsatt for forfalskninger. Danfoss trengte en løsning som sikret dem mot forfalskinger. Ventilene hadde blitt kopiert og funnet i Kina. De trengte en måte å garantere at ventilene deres var ekte.

Og selv om en rulletusj er rask å bruke, tok det Danfoss-teamet 45 minutter å sette opp stemplene og justere dem riktig – en tidkrevende oppgave.

Fleksibilitet og tilpasningsevne for merking av alle typer ventiler

Produktenes varierende høyder (30–150 mm) krevde en merkeløsning med justerbar z-akse. Samtidig måtte systemet integreres sikkert og brukervennlig i produksjonslinjen uten kostbare installasjoner. Danfoss trengte en Z-akse som var lett å justere

En kontrollert installasjon som overholder sikkerhetsstandarder

Kontrollkrav for operatører

Et av problemene som tidligere oppsto med merking av deler var plassering, da noen operatører endret plasseringen av merkingen. Dette kan føre til utfordringer, spesielt når det gjelder lesbarhet, sporbarhet eller kundetilfredshet når kunden mottar delen. Det var derfor nødvendig å gi teamene klare instruksjoner og veiledning om merkingens plassering.

Behovet for en sikker og enkel installasjon

Merking ved gravering krever installasjon av et sikkerhetskompatibelt system i produksjonslinjen. Et av Danfoss’ krav var å kunne merke produktene sine effektivt og trygt uten å trenge et separat system, fordi det er dyrt å legge til et slikt system i en produksjonslinje.

Valg av utskiftbare merkeløsninger av topp kvalitet

Lasermerking for økt hastighet og kvalitet

Lasersystemer har mange fordeler. Ikke bare merker de raskt, de er også:

• enkle å lese for skannere og annen vision
• av høy kvalitet og vanskelige å forfalske
• enkle å standardisere når programmet er satt, noe som betyr at de er raskere enn rullemarkører.

Dessuten produserer disse systemene merker som ikke falmer over tid eller når de utsettes for eksterne atmosfæriske faktorer. De er motstandsdyktige mot maling, korrosjon og andre typer skader.

Derfor valgte Danfoss lasermerking med Laser Workstatsion 2 (LW2), som de integrerte i produksjonslinjen sin.

Fiberlaseren for multi-level lasermerking

Danfoss kjøpte to fiberlasere med 3D-linse for å merke produktene sine med ulike høyder. Fiberlasere uten 3D-linse kan utføre denne oppgaven på en tilfredsstillende måte – men for produkter med to overflater og en høydeforskjell på mer enn 4 millimeter måtte Danfoss ty til 3D-laserteknologi.

Hvis det er en høydeforskjell på mindre enn fire millimeter mellom to overflater, kan vi merke begge sider uten å bevege laserhodet med våre TF420-lasere. Men hvis det er mer enn det, bruker vi F-serien med 3D-linser fordi det er raskere enn å bevege laserhodet.

– Richard Wilson

Forbedret merkekontroll til en overkommelig pris

Markeringskontroll for operatører

Gravotechs Lasertrace-programvare er et annet nøkkelelement som støtter Danfoss. Brukere har tilgang til forhåndskonfigurerte merkeparametere via programvaregrensesnittet, noe som sparer tid og forhindrer menneskelige feil.

Flere brukerprofiler kan opprettes med forskjellige tilganger. Når disse profilene brukes, får veiledere full tilgang til alle merkefunksjoner i verktøylinjen, mens operatører er begrenset til en forenklet versjon, for å forhindre feil.

LW2-laserarbeidsstasjonen har også en berøringsskjerm. Dette er en viktig sikkerhetsfunksjon da den forhindrer at operatører får direkte tilgang til datamaskinen og endrer programmer.

En sikker og mobil installasjon

Andre fordeler som fikk Danfoss til å velge LW2-laserstasjonen inkluderte:

• Høy sikkerhet: LW2 har klasse 1-lasersertifisering (det høyeste sikkerhetsnivået) uten å kreve en sikkerhetsperimeter rundt et dedikert merkeområde.
• Kostnader og leveringstid: Gitt de høye kostnadene og leveringstiden involvert i å sikre arbeidsområdet (som i hovedsak betyr å bygge vegger rundt laseren for å isolere den fra andre komponenter), var LW2 det åpenbare valget på grunn av kabinettet som gjør at vegger og annen isolasjon ikke er nødvendig.

2. utfordring: Integrering av prosesser

I 2008 ble Danfoss’ maskineringsanlegg utstyrt med Propen Dot Peen-maskiner. De ønsket å erstatte dem med noe mer moderne, ettersom de allerede hadde oppgradert produksjonslinjen sin med et Makino Flexible Manufacturing System i et robotskinnesystem. Som et resultat av dette ville produksjonsvolumene øke – og Danfoss trengte mer kontroll over merkeprosessen. Derfor bestemte de seg for å bytte til lasermerking.

Utviklingen av Danfoss sin produksjonslinje

2013

TF420 fiberlasere brukes til å merke V-formede hydrauliske ventiler.

Operatøren plasserer delen, markerer en av skråningene, og roterer den deretter for å markere den andre skråningen.

2015

Produksjonslinjen moderniseres med lanseringen av F-serien og 3D-linsen.

Danfoss trenger ikke lenger en operatør for å rotere delen.

2019

Danfoss utnytter kapasiteten til laserløsningen sin fullt ut for å skape en mer sømløs og automatisert prosess.

Alle ventiler testes for lekkasje for å sikre kvalitet. Laseren venter på en input mens kamerautstyret kontrollerer delen. Hvis inspeksjonen bestås, sendes en input til laseren, som ber den om å merke delen.

En toårsplan for å automatisere produksjonslinjen

I 2019 begynte Danfoss å se på hvordan de kunne integrere automatiserte linjer som Check Valve*-cellen, noe som hjalp Richard Wilson med å utvikle en mer avansert strategi. Hovedmålet var å få fart på produksjonslinjen. Så når maskinen er ferdig med én ventil, må den starte syklusen på nytt, jobbe med den neste ventilen og så videre.

Det tok Danfoss omtrent seks måneder å teste LW2-laserarbeidsstasjonen og tilpasse den til produksjonslinjen med Gravotech. Etter seks måneder med testing med to LW2-lasere bestemte Danfoss seg for å gå videre med denne teknologien. De har nå åtte lasere i produksjonslinjen sin.

Det var faktisk bruken av laseren som tente ideen om å automatisere resten av produksjonslinjen ved hjelp av robotarmer.

– Richard Wilson

Å slå sammen 4 operasjoner til 1

Tidligere var lasermerking, montering, testing og emballasje separate prosesser hos Danfoss. I løpet av de siste fire årene har imidlertid selskapet jobbet med å integrere lasere i monteringsprosessene sine. Gravotech har vært sentral i å få til dette.

Danfoss pleide å ha en lasermerkingsspesialist i begynnelsen av prosessen. Nå er det kun behov for to personer for å gjøre alt (bygge lasermerket i syklusen, og i noen tilfeller lufttesting, emballasje osv.). Så de har kombinert fire operasjoner til én.

Vi valgte Gravotech fordi vi hadde en god opplevelse med deres «legacy lasere», som vi kaller dem. Siden januar 2023 har lasermerkingen vår vært feilfri.

– Richard Wilson

Et fokus på maskinenes kapasitet

• I dag har selskapets mest avanserte produksjonslinje 8 lasere.
• Bare 2 fiberlasere kan merke 300000 produkter i året.
• Maskinene kjører 18 timer i døgnet.
• De merker 1200 deler i dagen. Hver maskins dør åpnes og lukkes 3000/dag.
• Danfoss kan merke 1,2 millioner ventiler i året.
• 4000 til 7000 del-numre er merket (flere steder).
• De kan merke produkter på under 15 sekunder.
• Én operatør kan merke opptil 10 ventiler samtidig og behandle et helt parti i løpet av 45 minutter.

Samlede resultater for Danfoss

Før besto dag 1 av plukking og vasking, dag 2 av merking, dag 3 av montering og testing, og dag 4 av skylling og pakking. Nå kan alt dette gjøres på én enkelt dag.

Maskinen venter på operatørene, ikke omvendt. Denne prosessen har spart Danfoss 2800 timer per år og per laser for produktet med det høyeste årlige produksjonsvolumet: 370 000 deler/år. I FTE*-termer, som i dette tilfellet tilsvarer én person som jobber i 1870 timer/år (omtrent 39 timer per uke, i over 48 uker), kunne Danfoss produsere sin årlige etterspørsel på omtrent 8 måneder i stedet.

*Heltidsekvivalent: en standardisert måleenhet som representerer antall timer arbeidet av en typisk heltidsansatt i et selskap.

 

Jeg kan ikke takke Adam nok for hjelpen hans hvert steg på veien. Fra salg- og servicestøtten til integreringen har han vært en nøkkelperson når det kommer til å vise oss hva vi er i stand til.

– Richard Wilson

Neste steg: Øke effektiviteten og standardisere automatisering

Selskapet ser nå etter en maskin med lasere som kan bevege seg på en X- og Y-akse. Med denne typen system kan de plassere flere partier med ventiler ved siden av hverandre og deretter bare vente på at merkingen skal fullføres. Men ettersom ventiler er relativt små produkter og produksjonslinjen Danfoss bruker for øyeblikket ikke er optimal, er ikke dette mulig akkurat nå.

 

Med en laser som kan bevege seg på en X- og Y-akse, ville vi sannsynligvis bruke 75 % av arbeidsflaten, og jeg er sikker på at Gravotech allerede er på saken.

– Richard Wilson

 

Danfoss planlegger også å integrere dette automatiserte produktet i sitt nye italienske anlegg, som for tiden bruker merkesystemet Vibra dot peen.

Det italienske anlegget ønsker å gå over til Datamatrix fordi de ser hva vi har oppnådd, og de ønsker å implementere prosessen vår som beste praksis.

– Richard Wilson

Konklusjon

Samarbeidet mellom Danfoss og Gravotech er først og fremst et gjensidig søk etter løsninger på Danfoss’ utfordringer.

Å redusere driftstiden som kreves for å behandle en del er avgjørende for å holde Danfoss konkurransedyktig. Hver detalj teller.

Hvis du også ønsker hjelp til å finne en merkeløsning for produksjonslinjen din, kan du også bruke våre tjenester. Ta kontakt med oss her!