Bacode - Scanner scannt die Barcodes auf Blutproben

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Einkaufsführer: Identtechnik

HakenTipps für die Auswahl des richtigen Kennzeichnungssystems

Produkte müssen im Fertigungsprozess zur Nachverfolgung gekennzeichnet werden. Für fast jeden Zweck und jede Umgebung gibt es ein geeignetes System. Bei der Auswahl müssen nicht nur technische, sondern auch logistische und rechtliche Aspekte berücksichtigt werden.

Laser, Tintenstrahl, Etikett oder doch RFID? Die Palette der Ident-Systeme auf Produkten und Verpackungen ist groß. Die Frage, wie viel Information gespeichert werden muss, wie Produkt und Umgebung aussehen und ob die Kennzeichnung dauerhaft oder kurzfristig benötigt wird, spielt eine ebenso wichtige Rolle bei der Auswahl wie gesetzliche Vorschriften. Da es in der Prozessindustrie die unterschiedlichsten Verpackungen gibt – etwa Kartons, Paletten, Bündel oder Säcke – lassen sich Kennzeichnungssysteme nicht einer bestimmten Branche zuordnen, sondern eher Produktgruppen.

Etiketten

Bei Umverpackungen und Paletten werden häufig Etiketten ein­gesetzt. Sie sind zwar nicht sehr langlebig, aber das ist auch nicht nötig, denn sie müssen nur den Transport überstehen. Dafür kann eine Vielzahl wichtiger Angaben auf dem Etikett untergebracht und im Barcode verschlüsselt werden, vor allem logistische In­formationen wie Versender und Herkunftsland, Empfänger und Bestimmungsort, Charge, Anzahl der Kartons und das Gewicht. All das lässt sich bequem direkt aus dem ERP-System auf ein Etikett drucken. Abhängig von der weiteren Beanspruchung des Etiketts – etwa Hitze vom Haubenstretcher oder mechanische Belas­tung durch den Transport – muss man auf die passende Quali­tät des Aufdrucks achten, da sonst die Gefahr des Verwischens und Zerkratzens besteht. Informationsverlust droht zum Beispiel beim Einsatz von wachsbasierter Thermotransferfolie, die den hohen Temperaturen in einem Haubenstretchvorgang nicht widersteht.

Werden die Etiketten direkt auf das Produkt aufgebracht, hat man die Wahl zwischen zwei Klebern: Acrylat oder Kautschuk. Acrylatkleber eignen sich beispielsweise zur Verklebung auf glatten Untergründen (etwa Behälter aus Glas oder Kunststoff). Reifen oder Kartonagen dagegen haben eine eher offenporige, unebene Oberfläche. Bei der vorgeschriebenen Kennzeichnung von Autoreifen mit einem Effizienzetikett (Laufeigenschaft, Energieeffizienz und Lärmemission) muss die Information den Weg bis zur Werkstatt schaffen. In diesem Fall bietet sich ein Kautschukkleber an, denn er dringt tief in die Gummiporen ein, was einen sehr guten Halt garantiert. Auch wenn die Reifen beim Transport und der Lagerung aufeinander liegen oder aneinanderreiben, bleiben die Etiketten an ihrem Platz, bis der Reifen auf der Felge ist.

Der Trend in der Identtechnologie geht zum individuellen Labelling mit speziell entwickelten Sondermaschinen, wie die universelle Beuteletikettieranlage für Klotz- und Kreuzbodenbeutel

Bild: Universelle Beuteletikettieranlage-A-tec

 

Geht es um sicherheitskritische Produkte (etwa Bremsscheiben, Airbags, medizinisches Gerät oder Baustahl), bieten Sicherheitsetiketten einen gewissen Schutz: Zur eindeutigen Identifizierung enthalten sie beispielsweise elektromagnetische Komponenten (Microwire), oder die Bestandteile sind bereits in das Material eingearbeitet, wobei die Effekte nur unter UV- oder Laserlicht erkennbar sind. Es können auch Hologramme oder Kippeffekte aufgedruckt werden. Der Schutz durch metallisierte Polyesterfolien besteht darin, dass beim Bruch die Sicherheitsetiketten eine lesbare Kennung auf dem Untergrund hinterlassen. Über die Vergabe einer weltweit eindeutigen Nummerierung (GS1 Databar oder GS1 Datamatrix) können nicht nur Händler die Etiketten auslesen – inzwischen haben auch Konsumenten mit modernen Mobiltelefonen Zugriff auf die Datenbestände im Internet.

Je nach Anforderung gibt es eine Vielzahl von Materialien und Druckverfahren. So erreicht man, dass Etiketten wasser-, öl- oder fettresistent sind, fest verklebt oder ablösbar, witterungsbeständig oder unempfindlich gegenüber hohen Temperaturen, UV-Licht und Lösungsmitteln. Besonders widerstandsfähig sind Kunststoff­etiketten. Je nach Ausführung sind sie resistent gegen Nässe oder Chemikalien, aber auch recht teuer: Sie können das Doppelte oder Dreifache von Papieretiketten kosten und werden daher nur eingesetzt, wenn es die konkrete Anwendung erfordert – beispielsweise auf Fässern, die im Freien lagern. Für weniger raue Umgebungen bietet sich ein Papieretikett mit Oberflächenschutz an. Es kostet rund 20 % mehr als normale Papieretiketten und stellt einen guten Kompromiss zum Kunststoffetikett dar.
Für die Verbindung zwischen Etikett und Produkt ist die Oberfläche von zentraler Bedeutung. Staubablagerungen können die Haf­tung der Etiketten beeinträchtigen. Auch auf den Etiketten selbst kann sich Staub ansammeln, was bei nachfolgender Bedruckung, beispielsweise im Thermotransferverfahren, zu erhöhtem Verschleiß des Druckkopfs sowie zu einem schlechten Schriftbild führt. Im schlimmsten Fall kommt es zu teuren Stillständen in der Prozesskette. Abhilfe schaffen Geräte, die im Betrieb mit einem Luft­überdruck arbeiten, um Staub abzuhalten, und die bei Stillstand geschlossen sind.

Laser

Auf den Produkten selbst wird normalerweise nur wenig Information benötigt – etwa die Chargennummer und das Mindesthaltbarkeitsdatum (MHD). Sie können per Laser aufgebracht werden. Da jede Linie des Drucks abgefahren wird, eignet sich der Laser nicht zur Aufbringung umfangreicher Informationen. Ein Bei­spiel zur Veranschaulichung: Um eine EAN-Palettencodierung inklusive Barcode zu erstellen, würde ein Laser 15 bis 20 Sekunden benötigen. Im Gegensatz dazu schafft er eine einfache Chargen- und MHD-Kennzeichnung in Taktraten von bis zu 1 800 Produkten und 300 m/min. Zudem ist nicht jede Oberfläche für eine Laserbeschriftung geeignet, denn sie wird durch Abbrand oder Gravierung verändert. Daher sollte beim Kauf eines Lasers zunächst geklärt werden, ob sich das Verfahren negativ auf die Qualität und Haltbarkeit der Produkte und Verpackungen auswirkt. Auch über die Absaugung von entstehenden Dämpfen sollte nachgedacht werden.

Laserbeschriftung eignet sich zum Beispiel für Glas, Keramik, Holz, Kunststoff und Gummi. Sie ist dauerhaft, abriebfest und kommt vor allem in rauen Produktionsumgebungen zum Einsatz. Selbst bei der Beschriftung von PET-Flaschen mit ihrem dünnen Kunststoff kann Laser bedenkenlos eingesetzt werden. Handelt es sich beim Gummi beispielsweise um kleine Dichtungen, erfüllt in der Regel nur der Laser die Anforderungen, die das Material an die Kennzeichnung stellt.

Tintenstrahldrucker

Eine Alternative dazu stellt der Inkjet dar. Er schafft die Quadratur des Kreises und kann viele Informationen in hoher Auflösung auf das Etikett, die Verpackung oder direkt auf das Produkt aufbringen. Beim Thermo-Inkjet-Verfahren (TIJ) werden Tintentropfen mittels einer durch schnelle Erhitzung erzeugten Gasexplosion auf die Oberfläche übertragen. Es können leere Etiketten bedruckt oder vorgefertigte ergänzt werden. Abhängig von der benötigten Druckhöhe kann zwischen Einkopf- und kaskadierten Mehrkopfsystemen gewählt werden. Letztere sind nach- und übereinander angeordnet. Bei einer Schreibhöhe von 100 mm benötigen die Thermo-Inkets deutlich weniger Platz als Etikettiersysteme, und mit einer Auflösung von 300 dpi ist auch kleine Schrift sehr gut lesbar. Allerdings sind Tintenstrahldrucker darauf angewiesen, dass entweder das Produkt oder der Druckkopf sich bewegt. Bei Etiketten und Laserdruck gibt es diese Einschränkung nicht zwangsläufig. Für den Druck von Barcodes muss der Abstand genau stimmen. Auch Geschwindigkeitsunterschiede kann man hier nicht gebrauchen. Entweder stellt man eine Festgeschwindigkeit ein oder synchronisiert die Geschwindigkeit von Produkt und Drucker über einen Drehimpulsgeber.

Wie bei der Etikettierung darf auch hier die Umgebung nicht zu staubig sein. Wird direkt im Prozess gedruckt, braucht man Geräte, die in Ruhephasen automatisch geschlossen werden und während des Betriebs mit Überdruck arbeiten, um die staubige Umgebungsluft außen vor zu halten. Staubablagerungen sowie lange Druckpausen führen zur Eintrocknung/Verstopfung der Düsen von TIJ-Drucksystemen. Im Ergebnis kommt es zu Produktionsstopps aufgrund fehlerhafter Kennzeichnung. Vor allem die Papierindustrie muss sich mit diesem Problem auseinandersetzen. Für die Aufbringung von Kleinschrift-Codierungen (MHD, Charge, Produktionslinie) eignen sich sogenannte Continous-Ink­jet-Drucksysteme (CIJ), die dank dem Einsatz lösungsmittelhaltiger Tinten praktisch auf jeder Oberfläche haften und einen Druckkopfabstand von 20 bis 40 mm zum Produkt ermöglichen.

Die heutige Kennzeichungstechnik bietet für alle Materialien und Oberflächen die passende Lösung an. Für Kennzeichnungen auf einem Trägermedium eignet sich ein Inkjet-Drucker besonders gut.

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RFID

Die Kennzeichnung mittels RFID (radio-frequency identification) ist für besonders raue Umgebungen gedacht. Damit lassen sich Produkte und Verpackungen zuverlässig und fehlerfrei identifizieren. Dazu wird auf dem Transponder (Computerchip mit Antenne) die weltweit einzigartige Seriennummer (EPC-Code) gespeichert. Sie kann ergänzt werden durch Artikel- und Seriennummern, MHD und Loskennzeichnung. Der größte Vorteil gegenüber den anderen Systemen: Während Etiketten einzeln ausgelesen werden müssen, können beim RFID viele Datenträger auf einmal erfasst werden (Bulk-Scanning). Dazu benötigen Chip und Lesegerät nicht einmal einen Sichtkontakt. Das macht die Erfassung und Auswertung von Kennzeichnungen extrem einfach und effizient. RFID-Drucker und -Etikettenspender besitzen eine Schreib-/Le­seeinheit für den Transponder. Über eine Schnitt­stelle werden die Daten vom Computer auf den Chip übertragen. Etikettendruck und Transponder-Programmierung erfolgen in einem Schritt. Manche Geräte können Barcode-Inhalte direkt in EPC-Code umwandeln. Andere sind in der Lage, Tags automatisch zu schreiben, zu bedrucken und zu spenden.

Worauf muss man beim Einkauf achten?

Die Systeme müssen in Nonstop-Produktion laufen (24h-Betrieb) – dabei dürfen keine Schwachstellen in die Prozesskette eingebaut werden. Wenn Etiketten nicht funktionieren, verlässt keine einzige Palette das Haus. So kann das Beschriften zum Nadelöhr werden. Die Lieferanten sollten eine 24h-Hotline anbieten. Doch auch der Kunde muss sich Know-how aufbauen, um seine Systeme zu betreiben. Er sollte an Service-Schulungen teilnehmen und die Einrichtung von Konsignationslagern thematisieren. Damit hat er direkten Zugriff auf einen Großteil der Ersatzteile und kann in Notfällen selbst reagieren.

Kennzeichnungssystem Technologie Einsatzbeispiele Vorteile/Nachteile
Etiketten, teilweise vorgedruckt Thermotransfer: Farbpigmente werden über Wärme von Trägerband (Karbon) abgelöst Säcke, Fässer und sonstige Umverpackungen Viele Informationen haben Platz, aber der optimale Kontrast muss auf konkrete Anwendungen (Staub, Hitze, sonstige Einflüsse) abgestimmt werden
Etiketten, aktuell bedruckt Thermotransfer: Farbpigmente werden über Wärme vom Trägerband (Karbon) abgelöst Kartons, Paletten und sonstige Umverpackungen Viele Informationen haben Platz, aber der optimale Kontrast muss auf konkrete Anwendungen (Staub, Hitze, sonstige Einflüsse) abgestimmt werden
Thermo-Inkjet (TIJ), Tintenstrahl Kennzeichnung mit Tinte direkt auf dem Produkt (ohne Trägermedium) Karton, Einzelverpackung Hohe Auflösung, dauerhaft gut lesbar, nur Platz für wenige Informationen, Produkt oder Druckkopf müssen in Bewegung sein
Continuous-Inkjet (CIJ), Tintenstrahl Kennzeichnung mit Tinte direkt auf dem Produkt (ohne Trägermedium) Primärverpackung Beste Haftungseigenschaften auf unterschiedlichsten Oberflächen, hoher Druckabstand möglich Nachteil: Druckauflösung und Schriftgröße nur für wenig Information geeignet
Laser Kennzeichnung mit Laserlicht direkt auf dem Produkt (ohne Trägermedium) PET-Flaschen, Folien, Kunststoffe, Etiketten Hohe Auflösung, dauerhaft gut lesbar, bedingt geeignet für viele Informationen; Eignung ist produktabhängig
RFID Kennzeichnung über Smart-Label (Etikett) Alle Umverpackungen Hohe Datenmenge, Bulk-Scanning möglich, Nachteil: teuer, Ausfälle von einzelnen Chips möglich

 

Autoren: Kirsten Seegmüller, Kathrin Irmer und Volker Bluhm, Bluhm Systeme GmbH

Autor: Annika Ostermeier

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