Danfoss x Gravotech: Skräddarsydd lösning för utmaningar med märkning av delar

Om Danfoss

Danfoss är en global ledare inom energieffektiva lösningar, med över 40 000 anställda i mer än 100 länder. Företaget grundades 1933 och utvecklar avancerade produkter inom värme- och kylsystem, ventiler, kompressorer och mobil maskinteknik.

Vår expert i ärendet

Efter att ha inlett sin karriär som kvalitetsingenjör hos McBraida Group år 2008, specialiserade Richard Wilson sig inom elektrokemi med elektrolytisk märkning. Han arbetade som kvalitets- och driftchef hos Eaton Hydraulics LLC när det blev uppköpt av Danfoss.

Märkningssystemet: en förutsättning för spårbarhet

Tidigare märkte Danfoss främst ventiler direkt på produktionslinjen och valde 2D Datamatrix som sin databärare. De behövde märka en rad olika produkter, där de viktigaste var 4CK30-ventiler. Märkningarna på dessa ventiler skulle innehålla:

• Modellkod
• Delnummer
• Datum
• En Datamatrix med ett ID för spårbarhet, ett serienummer och tillverkningsland

Vad är en Datamatrix?

Sökandet efter en enkel, kompakt och felfri kod har lett till att de flesta industrier (flyg, fordon, elektronik och halvledare, läkemedel etc.) har valt datamatrix-koden. Idag är det den tvådimensionella – 2D – kod som används mest för permanent identifiering av delar.

1:a utmaningen: Märkning under krävande produktionsförhållanden

Krav för kvalitetsmärkning

För Datamatrix: att uppnå en permanent märkning

Den största tekniska utmaningen var att uppnå permanent märkning av ventilerna. Ventilerna är märkta med ”våta” ytor täckta av olja, och märkningen måste vara hållbar och läsbar under hela produktens livslängd på upp till fyra år. Även efter att ventilen har tagits bort behöver kunden så mycket spårbarhet som möjligt. En annan teknisk utmaning var att märka ventiler med olika dimensioner. Detta innebär att märka två ytor av samma storlek, den ena på en högre nivå än den andra, utan att ändra märkningens storlek.

För logotypen: förhindra förfalskning

Tidigare var manuell applicering av logotyp med en rullpenna tidskrävande och benägen att förfalskas. Danfoss behövde en lösning som skulle skydda dem från förfalskning. Ventilerna hade kopierats och hittats i Kina. De behövde ett sätt att garantera att deras ventiler var äkta.

Och även om en rullpenna är snabb att använda, tog det Danfoss-teamet 45 minuter att montera kolvarna och justera dem korrekt – en tidskrävande uppgift.

Flexibilitet och anpassningsförmåga för märkning av alla typer av ventiler

Produkternas varierande höjder (30–150 mm) krävde en märkningslösning med en justerbar z-axel. Samtidigt var systemet tvunget att integreras säkert och användarvänligt i produktionslinjen utan kostsamma installationer. Danfoss behövde en Z-axel som var enkel att justera.

En kontrollerad installation som uppfyller säkerhetsstandarder

Kontrollkrav för operatörer

Ett av de problem som tidigare uppstått med märkning av delar var placering, eftersom vissa operatörer ändrade märkningens placering. Detta kunde leda till utmaningar, särskilt vad gäller läsbarhet, spårbarhet eller kundnöjdhet när kunden tar emot delen. Det var därför nödvändigt att ge teamen tydliga instruktioner och vägledning om placeringen av märkningen.

Behovet av en säker och enkel installation

Gravering kräver installation av ett säkerhetskompatibelt system i produktionslinjen. Ett av Danfoss krav var att kunna märka sina produkter effektivt och säkert utan behov av ett separat system, eftersom det är dyrt att lägga till ett sådant system i en produktionslinje.

Att välja utbytbara märkningslösningar av högsta kvalitet

Lasermärkning för ökad hastighet och kvalitet

Lasersystem har många fördelar. De märker inte bara snabbt, de är också:

• lätta att läsa för skannrar och andra syninstrument
• hög kvalitet och svåra att förfalska
• lätta att standardisera när programmet väl är inställt, vilket innebär att de är snabbare än rullmärkare.

Dessutom producerar dessa system märkningar som inte bleknar med tiden eller när de utsätts för yttre atmosfäriska faktorer. De är resistenta mot färg, korrosion och andra typer av skador.

Det är därför Danfoss valde lasermärkning med Laser Workstation 2 (LW2), som de integrerade i sin produktionslinje.

Fiberlasern för lasermärkning i flera nivåer

Danfoss köpte två fiberlasrar med 3D-lins för att märka sina produkter med olika höjder. Fiberlasrar utan 3D-lins kan utföra denna uppgift tillfredsställande – men för produkter med två ytor och en höjdskillnad på mer än 4 millimeter var Danfoss tvungna att tillgripa 3D-laserteknik.

Om det är en höjdskillnad på mindre än fyra millimeter mellan två ytor kan vi markera båda sidor utan att flytta laserhuvudet med våra TF420-lasrar. Men om det är mer än så använder vi F-serien med 3D-linser eftersom det är snabbare än att flytta laserhuvudet.

– Richard Wilson

Förbättrad märkningskontroll till ett överkomligt pris

Märkningskontroll för operatörer

Gravotechs Lasertrace-programvara är ytterligare en viktig del av Danfoss. Användare har tillgång till förkonfigurerade märkningsparametrar via programgränssnittet, vilket sparar tid och förhindrar mänskliga fel.

Flera användarprofiler kan skapas med olika åtkomstnivåer. När dessa profiler används har handledare fullständig åtkomst till alla märkningsfunktioner i verktygsfältet, medan operatörer är begränsade till en förenklad version, vilket förhindrar fel.

LW2-laserarbetsstationen har också en pekskärm. Detta är en viktig säkerhetsfunktion eftersom den förhindrar att operatörer direkt kommer åt datorn och byter program.

En säker och mobil installation

Andra fördelar som fick Danfoss att välja laserstationen LW2 inkluderade:

• Hög säkerhet: LW2 har lasercertifiering av klass 1 (högsta säkerhetsnivå) utan att kräva en säkerhetsperimeter runt ett dedikerat märkningsområde.
• Kostnad och ledtid: Med tanke på den höga kostnaden och ledtiden för att säkra arbetsområdet (vilket i huvudsak innebär att bygga väggar runt lasern för att isolera den från andra komponenter) var LW2 det självklara valet på grund av dess inkapsling, vilket eliminerar behovet av väggar och annan isolering.

Utmaning 2: Processintegration

År 2008 utrustades Danfoss bearbetningsanläggning med Propen Dot Peen-maskiner. De ville ersätta dem med något modernare, eftersom de redan hade uppgraderat sin produktionslinje med ett Makino Flexible Manufacturing System i ett robotskensystem. Som ett resultat skulle produktionsvolymerna öka – och Danfoss behövde mer kontroll över märkningsprocessen. Så de bestämde sig för att byta till lasermärkning.

Utveckling av Danfoss produktionslinje

2013

TF420 fiberlasrar används för att märka V-formade hydraulventiler.

Operatören positionerar detaljen, markerar en av lutningarna och roterar den sedan för att markera den andra lutningen.

2015

Produktionslinjen moderniseras med lanseringen av F-serien och 3D-linsen.

Danfoss behöver inte längre en operatör för att rotera detaljen.

2019

Danfoss utnyttjar fullt ut kapaciteten hos sin laserlösning för att skapa en mer sömlös och automatiserad process.

Alla ventiler testas för läckor för att säkerställa kvalitet. Lasern väntar på en inmatning medan kamerautrustningen inspekterar detaljen. Om inspektionen godkänns skickas en inmatning till lasern, som säger åt den att markera detaljen.

En tvåårsplan för att automatisera produktionslinjen

År 2019 började Danfoss undersöka hur man kunde integrera automatiserade linjer som Backventilcellen*, vilket hjälpte Richard Wilson att utveckla en mer avancerad strategi. Huvudmålet var att snabba upp produktionslinjen. Så när maskinen avslutar en ventil måste den starta om cykeln, arbeta med nästa ventil och så vidare.

Det tog Danfoss ungefär sex månader att testa LW2-laserarbetsstationen och anpassa den till produktionslinjen med Gravotech. Efter sex månaders tester med två LW2-lasrar beslutade Danfoss att gå vidare med denna teknik. De har nu åtta lasrar i sin produktionslinje.

Det var faktiskt användningen av lasern som väckte idén att automatisera resten av produktionslinjen med hjälp av robotarmar.

– Richard Wilson

Kombinera fyra operationer till en

Tidigare var lasermärkning, montering, testning och förpackning separata processer på Danfoss. Men under de senaste fyra åren har företaget arbetat med att integrera lasrar i sina monteringsprocesser. Gravotech har varit avgörande för att detta ska hända.

Danfoss hade tidigare en lasermärkningsspecialist i början av processen. Nu behövs bara två personer för att göra allt (bygga lasermärkningen i cykeln, och i vissa fall lufttestning, förpackning etc.). Så de har kombinerat fyra operationer till en.

Vi valde Gravotech eftersom vi hade en bra erfarenhet av deras ”legacy lasrar”, som vi kallar dem. Sedan januari 2023 har vår lasermärkning varit felfri.

– Richard Wilson

Fokus på maskinkapacitet

• Idag har företagets mest avancerade produktionslinje 8 lasrar.
• Endast 2 fiberlasrar kan märka 300 000 produkter per år.
• Maskinerna är igång 18 timmar om dagen.
• De märker 1 200 delar per dag. Varje maskindörr öppnas och stängs 3 000 gånger per dag.
• Danfoss kan märka 1,2 miljoner ventiler per år.
• 4 000 till 7 000 artikelnummer är märkta (på flera platser).
• De kan märka produkter på mindre än 15 sekunder.
• En operatör kan märka upp till 10 ventiler åt gången och bearbeta en hel batch på 45 minuter.

Övergripande resultat för Danfoss

Tidigare bestod dag 1 av plockning och tvättning, dag 2 av etikettering, dag 3 av montering och testning och dag 4 av sköljning och packning. Nu kan allt detta göras på en enda dag.

Maskinen väntar på operatörerna, inte tvärtom. Denna process har sparat Danfoss 2 800 timmar per år och per laser för produkten med den högsta årliga produktionsvolymen: 370 000 delar/år. I heltidstjänster*, vilket i detta fall motsvarar en person som arbetar 1 870 timmar/år (cirka 39 timmar per vecka, över 48 veckor), kunde Danfoss producera sin årliga efterfrågan på cirka 8 månader istället.

*Heltidsekvivalent: en standardiserad måttenhet som representerar antalet arbetade timmar av en typisk heltidsanställd i ett företag.

Jag kan inte tacka Adam nog för hans hjälp i varje steg på vägen. Från försäljning och servicesupport till integration har han varit en nyckelfigur i att visa oss vad vi är kapabla till.

– Richard Wilson

Nästa steg: Öka effektiviteten och standardisera automatiseringen

Företaget letar nu efter en maskin med lasrar som kan röra sig längs en X- och Y-axel. Med den här typen av system kan de placera flera batcher av ventiler bredvid varandra och sedan helt enkelt vänta på att märkningen ska vara klar. Men eftersom ventiler är relativt små produkter och den produktionslinje som Danfoss använder för närvarande inte är optimal är detta inte möjligt för närvarande.

Med en laser som kan röra sig längs en X- och Y-axel skulle vi förmodligen använda 75 % av arbetsytan, och jag är säker på att Gravotech redan är på gång.

– Richard Wilson

Danfoss planerar också att integrera denna automatiserade produkt i sin nya italienska anläggning, som för närvarande använder Vibra dot peen-märkningssystemet.

Den italienska anläggningen vill byta till Datamatrix eftersom de ser vad vi har uppnått och de vill implementera vår process som bästa praxis.

– Richard Wilson

Slutsats

Samarbetet mellan Danfoss och Gravotech är först och främst ett gemensamt sökande efter lösningar på Danfoss utmaningar.

Att minska den driftstid som krävs för att bearbeta en detalj är avgörande för att hålla Danfoss konkurrenskraftigt. Varje detalj räknas.

Om du också vill ha hjälp med att hitta en märkningslösning för din produktionslinje kan du också använda våra tjänster. Kontakta oss här!