用激光標(biāo)記提高汽車零部件的可追溯性

       121年前，世界上第一輛汽車”奔馳1號”誕生以來，汽車產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展。伴隨著汽車速度的不斷提升，安全性問題也日益得到重視。
        上世紀(jì)六十年代，美國頒布了第一部有關(guān)汽車召回制度的《國家交通及機動車安全法》，對汽車零部件可追溯性提出了嚴(yán)格要求，汽車零部件標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展也由此揭開了序幕。
        目前常見的汽車零部件標(biāo)記方式有：模具鑄造、電腐蝕標(biāo)記、不干膠、絲網(wǎng)印刷、氣動標(biāo)記和激光標(biāo)記。其中激光標(biāo)記技術(shù)雖然誕生最晚，但從誕生以來就以其標(biāo)記的永不磨滅性收到廣泛的關(guān)注。
        將激光用于汽車零部件標(biāo)記的主要優(yōu)點在于，這是一種快速的、可編程的、非接觸的工藝，其工藝持久，通常不受生產(chǎn)過程中所需步驟的影響，也不受所經(jīng)受的惡劣現(xiàn)場環(huán)境的影響。當(dāng)然，它也有缺點，如激光標(biāo)記設(shè)備的最初成本較高，在某些應(yīng)用（如標(biāo)記塑料產(chǎn)品）中標(biāo)記的對比度不足等問題。
        
        激光器的選擇
        通常，在標(biāo)記汽車零部件時主要使用兩種類型的激光：
        ◆ CO₂激光，如其名稱，這是使用二氧化碳?xì)怏w生成單色光，以10640nm波長形成標(biāo)記。適用于非金屬材料和金屬表面漆層的標(biāo)記。

        ◆ Nd3+:YAG激光，把摻雜金剛砂的晶體材料用作介質(zhì)，從而以1064nm波長生成近遠(yuǎn)紅外光束。適用于金屬材料和部分非金屬材料的標(biāo)記。
        Nd3+:YAG激光領(lǐng)域的新研發(fā)，用于激光標(biāo)記的塑料添加劑的使用，基本上根除了對比度的問題。即使在一些對1064nm波長很難吸收的塑料材料表面，也可以通過Nd3+:YAG激光獲得非常清晰的標(biāo)記。
        
        激光、條碼及二維碼
        條碼及二維碼是當(dāng)今各種形式的產(chǎn)品可追溯性的熱門技術(shù)，完全適用于各類汽車零部件。
        早期的汽車零部件標(biāo)記主要靠在產(chǎn)品上標(biāo)記序列號來滿足可追溯性要求，條碼誕生被迅速應(yīng)用到汽車零部件的標(biāo)識中（如圖2），不過其信息量少，容錯性差使其并沒有得到全面的普及。這個問題直到二維碼技術(shù)的誕生才得到解決。
        二維碼是一個類似棋盤形的2D圖形，可以在非常小的區(qū)域內(nèi)容納大量信息。因為二維碼2D圖形只要求讀出性能在50％甚至更低的對比率，所以采用二維碼圖形，大大增加了激光應(yīng)用的數(shù)量。
        二維碼的編碼還具有內(nèi)置的校正功能，即使由于某種原因部分代碼被損壞，代碼仍是可以讀出的。二維碼還可以采用幾種不同形式的譯碼加密，在數(shù)據(jù)中置入保護(hù)器件，使得這種類型的標(biāo)記對擁有專利權(quán)的組件價值更大。以“華工激光”的LSY50F激光標(biāo)記系統(tǒng)為例，標(biāo)記軟件除了具備自動生成條碼外，還支持DataMatrix、PDF417、QR Code等二維碼技術(shù)。
        
        數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)支持的重要性
        汽車零部件的可追溯性是通過產(chǎn)品標(biāo)記數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)的，在計算機誕生以前，該數(shù)據(jù)庫采用人工錄入和檢索的方式，需要耗費大量的人力，日益龐大的數(shù)據(jù)庫也對檢索工作帶來巨大的考驗。計算機與網(wǎng)絡(luò)的誕生為這一工作帶來了全新的模式。
        激光標(biāo)記系統(tǒng)由于采用了計算機控制方式，使得數(shù)據(jù)庫的自動生成與檢索成為一件非常輕松的事。做為國內(nèi)最早關(guān)注汽車行業(yè)的激光公司——“華工激光”，針對汽車零部件企業(yè)的這一需求，很早就在標(biāo)記軟件中植入強大的數(shù)據(jù)庫支持和聯(lián)網(wǎng)功能，可以和汽車整車機及零部件廠家的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫鏈接，可自動完成標(biāo)記信息數(shù)據(jù)庫的建立，與上下游數(shù)據(jù)庫通訊等功能，實現(xiàn)產(chǎn)品的全過程跟蹤。
        成本如何?
        獨立的或在線的激光標(biāo)記系統(tǒng)的最初投資一般會高于多數(shù)傳統(tǒng)標(biāo)記系統(tǒng)的投資。
        重要的是，如果以擁有成本的方式來進(jìn)行比較的話，隨著時間的推移，激光標(biāo)記系統(tǒng)實際上是一種更好的投資，因為它沒有太重要的消耗品，沒有重復(fù)發(fā)生的工藝成本，或根據(jù)訂單供貨、庫存或新增產(chǎn)品的成本。壽命長、氣密的CO₂配置和二極管、固態(tài)激光標(biāo)記系統(tǒng)很少需要保養(yǎng)維護(hù)。還有，在大多數(shù)汽車零部件生產(chǎn)過程中，激光標(biāo)記系統(tǒng)已朝著自動化的方向發(fā)展，其操作無需特別關(guān)顧，而且很少或基本上不受操作人員的影響。
        
        結(jié)論
        2004年10月1日起我國開始實施汽車召回制度，意味著汽車零部件的可追溯性要求進(jìn)一步提高。汽車零部件質(zhì)量一旦出現(xiàn)批次問題，公司的聲譽、責(zé)任和將來的業(yè)務(wù)都取決于故障的解決和校正措施。采用基于二維碼技術(shù)的激光標(biāo)識可方便的實現(xiàn)整個生命周期中產(chǎn)品的追溯能力。
        參考資料：Laser Marking Enhances Assembly Traceability By Joyce Laird
        
        柔性標(biāo)簽激光標(biāo)記系統(tǒng)
        標(biāo)簽在現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)上的運用是無處不在的。在各個產(chǎn)業(yè)中，對產(chǎn)品標(biāo)識改善的要求也從來不曾間斷。整個標(biāo)記產(chǎn)業(yè)都在向著信息的可追溯性發(fā)展，采用工業(yè)PC控制的柔性標(biāo)簽激光標(biāo)記系統(tǒng)由于標(biāo)記軟件對數(shù)據(jù)庫的廣泛支持，也必然受到越來越多的重視。
        柔性標(biāo)簽主要指TESA、3M等公司生產(chǎn)的專用標(biāo)簽材料制作的標(biāo)簽。該類標(biāo)簽的典型材料有Tesa-6930和3M-7846。以Tesa-6 9 3 0 為例， 該材料厚度大約為1.18mm，共有四層，其中：第一層是黑色PU亞克力，第二層是白色PU亞克力，第三層是特殊粘和劑，第四層是保護(hù)層。
        該材料具有以下特性：
        （1）使用溫度為－ 50℃ ～300℃。
        （2）非可燃材料，防腐蝕、耐磨。
        （3）使用年限為20年以上（在正常使用條件）。
        一旦粘貼到物體表面，8h后就無法從粘貼位置上再取下。若強行移去標(biāo)簽，則被移動的標(biāo)簽將成為碎片，無法再次使用。此特性使標(biāo)簽難以被復(fù)制，從標(biāo)簽上很容易辨認(rèn)汽車和零部件的真?zhèn)巍?
        精確受控的激光束在上述特殊的四層標(biāo)簽材料上掃描，根據(jù)用戶需要的信息，通過精密控制激光能量的輸出和掃描速度，移去表面第一層顏色層（黑色），露出第二層（白色），從而完成用戶的圖案或文字信息的激光打標(biāo)工作。為了便于粘貼，通過精密控制激光束在所需標(biāo)簽圖案的封閉外圍，移去標(biāo)簽材料的一、二、三層，這樣便于所需標(biāo)簽從整卷的材料上剝離下來。因剝離的標(biāo)簽上面帶有膠，所以可非常容易地粘貼到汽車所需位置上。我們稱激光移去第一層的過程為激光在標(biāo)簽材料上的打標(biāo)過程，稱激光移去一、二、三層的過程為激光切割標(biāo)簽材料。