Le tecnologie del Direct Part Marking

Cresce l’utilizzo della marcatura permanente di dati e informazioni su parti e prodotti per tracciabilità lungo tutto ciclo di vita, veicolata dall’evoluzione tecnologica di sistemi di marcatura più efficienti, meno costosi e di più semplice gestione.

La tracciabilità nelle diverse fasi dei processi produttivi, delle supply chain e delle catene del valore, si basa sull’identificazione di item, quindi oggetti, materiali, semilavorati o prodotti finiti, tramite tecniche che sono parte della disciplina AIDC, Automatic Identification & Data Collection, che integra sia la parte di identificazione vera e propria che la raccolta e successiva gestione dei dati identificativi. Le tecnologie più diffuse e consolidate si basano sui codici a barre (barcode) e sulle smartlabel, o tag, RFID: nel primo caso si ha la lettura da parte di un operatore tramite lettori barcode della codifica presente su un’etichetta applicata all’item, mentre nel caso dell’identificazione in radiofrequenza, i dati presenti in un tag RFID sono automaticamente acquisiti da un reader quando item e tag entrano nel raggio d’azione del reader.  Anche nel caso barcode è possibile un automatismo di acquisizione dati, con lettori barcode fissi lungo una linea su cui transitano gli item da identificare. Da sottolineare che comunque è sempre necessario applicare un data carrier all’item, sia esso una label barcode o un tag RFID, ma nel tempo questo supporto dati si può alterare o staccare rendendo difficile o impossibile l’acquisizione dei dati, e anche sostituito per motivi diversi. Se l’obiettivo è garantire  un’identificazione per tutto il ciclo di vita di un prodotto, la soluzione consiste nel realizzare una codifica fissa e inalterabile che viene per sempre incisa con specifiche tecniche, quasi si trattasse di un “tatuaggio”, e questo è il DPM, Direct Part Marking, cui si aggancia il DPMI, Direct Part Marking Identification, per acquisizione dati con specifici sistemi di visione industriale.

Le caratteristiche del DPM

La motivazione al DPM va ricercata quindi nella possibilità di generare la storia completa di ogni singolo pezzo o parte, con anche un approccio “error proofing”, esente da eventuali errori di cambio delle codifiche nei vari passaggi. Come altro plus si ha uno strumento di sicurezza e di garanzia d’origine, aspetto estremamente importante nel caso di parti a elevato valore economico che potrebbero essere contraffatte o essere oggetto di furto. In merito alle codifiche permanenti “incise” sui materiali, si tratta di scritte, di simboli, di dati numerici e di simbologie barcode bidimensionali (2D) con cui è possibile codificare un elevato numero di dati, quali la codifica Data Matrix specifica per DPM, costituita da una serie di celle (o moduli) inserite in una griglia di righe e colonne, con più alternative o formati per soddisfare esigenze varie sia come dimensioni (i dati possono essere codificati in un’area anche inferiore a 1mm quadrato) che come quantità di dati (da pochi byte alle migliaia).

Le tecniche di marcatura

La scelta della tecnica di marcatura dipende da fattori quali l’aspettativa di vita dell’oggetto da marcare, il tipo di materiale, l’ambiente di utilizzo, i volumi di produzione, la geometria delle superfici interessate,  la quantità di dati che si voglionio codificare, lo spazio realmente disponibile per la marcatura permanente. Una prima tecnica è il dot peening (a martellamento o a percussione): battendo con un punzone ad attivazione pneumatica o elettromeccanica sul pezzo da marcare, viene realizzata una serie di punti, con un effetto simile al Braille per i non vedenti, il cui insieme è una codifica Data Matrix. Il dot peening è utilizzato soprattutto nell’automotive e nell’aereospaziale, per l’aspettativa di vita particolarmente lunga dei pezzi marcati. Molto simile alla normale stampa ink-jet è la marcatura a getto di inchiostro, adottata per componenti con aspettativa di vita non molto lunga; sul mercato sono disponibili tipi diversi di marcatori a getto d’inchiostro in funzione del risultato che si vuole ottenere: marcatori micro carattere, macro carattere, alta definizione. L’ossidazione di una superficie metallica e la successiva marcatura tramite impressione con uno stampo sono invece alla base dell’incisione elettro-chimica (Electro-Chemical Etching o ECE), adottata soprattutto per superfici arrotondate o per parti molto “stress sensitive”, dove per esempio il metodo a percussione non è adottabile. Infine la tecnica laser, che in effetti è quella che si sta maggiormente imponendo grazie alla continua evoluzione dei sistemi Laser, e che garantisce elevata precisione e codifiche dense e con alto contenuto di informazioni. In generale il Laser Marking comporta un cambiamento visibile di colore o struttura su una superficie, oppure una modifica macroscopica del rilievo della superficie stessa (engraving). Come base, la tecnica consiste nell’applicare un intenso calore in corrispondenza della zona da marcare, da cui un’interazione termica con il pezzo in lavorazione il cui materiale costituente si riscalda fino al verificarsi di una reazione chimica, per esempio ossidazione o modifica della sua struttura cristallina. Questi processi variano molto a seconda dei materiali e dei tipi di laser impiegati.

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