Qualitätskontrolle nadelgeprägter DPM-Codes
Qualitätskontrolle nadelgeprägter DPM-Codes
Direkt mit DataMatrix-Code gekennzeichnete Teile steigern die Effizienz in vielen Fertigungsprozessen. Insbesondere nadelbasierte DPM-Codes haben sich dort bewährt, wo Bauteile über mehrere Verarbeitungsschritte und Unternehmensgrenzen hinweg eindeutig identifizierbar bleiben sollen. Doch treten in der Praxis bei nadelgeprägten Codes immer wieder Diskrepanzen zwischen dem Ergebnis der Verifikation zur Überprüfung der Lesbarkeit und der faktischen Lesbarkeit im Prozess auf. Warum ist das so und wie ließe sich das verhindern?
In vielen industriellen Prozessen werden Bauteile mit 2D-Barcodes codiert, z.B. um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der Komponenten eines Produkts gewährleisten zu können. Es gibt eine Reihe von DPM-Verfahren (Direct Part Marking), die wichtigsten sind Inkjet-Beschriftung, Laserbeschriftung und Nadelprägung. Letzteres nimmt dabei eine Sonderstellung ein, denn dort wird der Code mit einer Hartmetallnadel dauerhaft in die Materialoberfläche geprägt. Eingesetzt auf Metall- und Kunststoffteilen liegt der Vorteil gegenüber anderen Verfahren darin, dass der Code auch nach oberflächenverändernden Folgeprozessen, wie z.B. Beschichten, Lackieren, Kugelstrahlen, Härten oder Bondern noch lesbar ist.
DPM-Normen und Richtlinien
Entscheidend für die Unternehmen ist, dass die Lesbarkeit der Codierung von Teilen über alle Stufen der Prozesskette hinweg erhalten bleibt. Wer als Lieferant den Code aufbringt, wird daher oft aufgefordert, die markierten Codierungen zu verifizieren. So soll sichergestellt werden, dass nur Bauteile geliefert werden, deren Markierungen eine Mindestqualität aufweisen und somit in nachfolgenden Prozessen und von anderen Beteiligten im Wertschöpfungsprozess lesbar sind. Für die Bewertung der DataMatrix-Codes gibt es hier eine Reihe von Normen und Richtlinien. Die AIM International Technical Specification von 1996 bezog sich, was Qualitätskriterien betraf, auf gedruckte Codierungen. Die AIM-Kriterien wurden in die ISO/IEC16022:2000 übernommen. Der Aeorospace-Standard AS9132 von 2002 geht explizit auf die Direktmarkierungsverfahren Nadelprägen, Laserbeschriften und elektrochemisches Ätzen ein. Bei der Einstufung der Code-Qualität nach Verzerrungswinkel, Punktgröße, Punktmittenversatz, Punktovalität und ungenutzte Fehlerkorrektur gibt es hier aber nur die Einstufungen Pass und Fail. Ein entscheidender Schritt war 2004 die ISO/IEC15415. Als neues Kriterium kam die Modulation hinzu, das ist die Bewertung der hellen und dunklen Module auf Abstand zur globalen Schwelle in einem Histogramm der Grauwertverteilung. Die Graduierung der Qualitätsbewertung wurde offiziell numerisch von 4 (optimal) bis 0 (fail) festgelegt. Doch selbst nachdem 2008 nochmals Korrekturen an der Norm vorgenommen wurden, führte die Verifizierung direkt markierter Codierungen in der Praxis häufig zu nicht reproduzierbaren Ergebnissen hinsichtlich der Graduierung. Die AIM DPM Quality Guideline von 2006 hat sich dann dem DataMatrix-Code in seiner direkt aufgebrachten Form gewidmet und die dort niedergelegten Verifikationsverfahren und Beleuchtungsbedingungen gingen in den heute gültigen Standard ISO/IEC15415 Technical Report TR 29158 von 2011 ein.
Bewährte Praxis und doch…
Der aktuelle Stand der Normierung hat sich in der Praxis bewährt und wird allgemein als großer Schritt in die richtige Richtung beurteilt. Nicht nur die Aufnahme- und Beleuchtungsvorgaben wurden verbessert, sondern auch die Berechnungsverfahren praxisgerecht angepasst. Auf Basis von Technical Report TR 29158 lassen sich lasermarkierte oder per Inkjet beschriftete Codierungen sehr gut verifizieren und reproduzierbar inline bewerten. Auch bei nadelgeprägten Codierungen finden diese Richtlinien Anwendung. Auf homogenen Flächen mit geringer Rauigkeit sind die geprägten Codes nach den in der Norm beschriebenen Beleuchtungssituationen verifizierbar – aber auch nur unter solchen Idealbedingungen. In der Praxis zeigt sich bei rauen oder anderen weniger idealen Oberflächen häufig ein anderes Bild. Bedingt durch das Material, die Oberflächeneigenschaften, Beschichtungsprozesse oder weitere Faktoren sind die Codes in dem nach Normbedingungen erzeugten Bild nur unzureichend darstellbar. So kommt es, dass der Code durch die Verifizierung abgewertet wird, obwohl er perfekt geprägt und absolut prozesssicher lesbar ist. Im Fertigungsprozess wird der Code offensichtlich besser erkannt als in der Qualitätskontrolle. Wie ist diese Diskrepanz zu erklären? Der Grund hierfür liegt im Zusammenhang zwischen der Beleuchtung und der Art und Weise, wie die Reflexion des Lichts den Code lesbar macht oder eben nicht. Ein nadelmarkierter Code trägt seine Information in der eingeprägten 3D-Struktur, ein Kontrast im Bild entsteht also nur durch die Beleuchtung. Das Ergebnis der Verifikation ist somit auch von der Beleuchtung abhängig und nicht nur von der Code-Qualität. Genau das sollte eigentlich durch die normierten Beleuchtungsbedingungen verhindert werden.
