Die wissenschaftlichen Untersuchungen in der Laser Academy von Domino in Hamburg lassen sich oft mit den Untersuchungen eines Spurensicherungs-Teams zur Lösung eines Kriminalfalls vergleichen. Die Laserphysikerin Katharina Janßen verrät, wie die Laser Academy verschiedene Substrate analysiert und es Kunden somit ermöglicht, mit Zuversicht zu codieren.
Das Labor erhält jeden Tag eine neue Substrat-Muster-Charge zum Testen. Bei den Mustern kann es sich um PET-Kunststoffe, flexible Folien, verschiedene Pappen und Kartons, Aluminiumdosen oder natürliche Materialien wie Glas, Holz oder Steingut handeln.
Vielleicht möchte unser Kunde sicherstellen, dass sein Domino Laser zum Beispiel auch nach der Umstellung auf nachhaltige Verpackungen noch hochwertige Codes liefert. Oder er muss wegen der Einführung eines neuen Produkts plötzlich eine komplett andere Verpackung codieren.
In einem Fall legten wir offen, dass der Materialzulieferer eines Kunden die Zusammensetzung seiner Verpackung geändert hatte, ohne den Kunden davon in Kenntnis zu setzen. Die Änderung der Zusammensetzung einer Verpackung kann Einfluss auf die Nachhaltigkeitsziele eines Unternehmens haben und Probleme bei der Codequalität verursachen, die zu Ausfallzeiten und Ausschuss führen können. Ohne die investigativen Möglichkeiten von Domino wäre die Änderung der Zusammensetzung vielleicht niemals ans Licht gekommen.
Präzise Untersuchungen
Die Qualität der Markierung hängt von der Anpassung der Laserwellenlänge und den absorptiven Eigenschaften des Substrats, d. h. im Grunde dem Erzielen einer günstigen Interaktion zwischen Licht und Materie, ab.
Sobald wir ein Muster zum Codieren erhalten, untersuchen wir dieses in unserem Analyselabor, um die Eigenschaften des Substrats zu verstehen. Dort können wir mithilfe eines sogenannten Spektrometers die molekulare Funktionalität des Materials darstellen und uns ein Bild davon verschaffen, wie die Strukturelemente des Materials aneinander gebunden sind.
Mit einem weiteren Spektrometer können wir die Eignung der Substrate für die Codierung mit einem Faser- bzw. UV-Laser bestimmen.
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Die "Fingerabdruck-Datenbank" von Domino
Die Tiefe der von diesen hochmodernen Geräten gelieferten analytischen Informationen ermöglicht es uns, einzigartige Fingerabdruck-Profile der erhaltenen Muster zu erstellen. Derzeit haben wir 10.000 dieser Fingerabdruck-Profile digital gespeichert. Die frühere Analyse erlaubt es uns, ein neues Substrat-Profil zu erstellen und sofort festzustellen, ob es einem in unserer digitalen Bibliothek gespeicherten Profil gleicht. Dadurch können wir sehen, welcher Laser dazu verwendet wurde, einen guten Code für welches Profil zu erstellen, wodurch wir schneller den optimalen Laser für unsere Kunden identifizieren können.
Jeder Substrat-Fingerabdruck wird klassifiziert, sodass wir unseren bestehenden und neuen Kunden die richtige Laserlösung für das jeweilige Substrat empfehlen können. In einigen Fällen empfehlen wir das Aufbringen eines lasersensitiven Lacks auf das Substrat oder das Einfügen eines farbigen Feldes, um den Kontrast zu verbessern.
Anpassung der Wellenlänge
Polyethylenterephthalat (PET) ist eine beliebte Wahl für Wasserflaschen und Flaschen mit Kohlensäure, und unsere Scans offenbaren bei der Analyse des Materials mehrere Maximal- und Minimalwerte. Unser Ziel ist es, die Wellenlänge zu finden, mit der wir das Material an seinen Maximalwerten (Heißpunkte) bestrahlen können, da das für eine optimale Lasermarkierung sorgt. Die Bestrahlung der Minimalwerte (Kaltpunkte) mit einer Laserwellenlänge würde das Material nicht erwärmen und so zu einer schlechten Codequalität führen.
Alle Materialien verfügen über einen einzigartigen Fingerabdruck. Sie alle besitzen Heißpunkte und Kaltpunkte, doch die Position dieser Punkte unterscheidet sich stark von Material zu Material.
Die Qualitätsprüfung maschinenlesbarer Codes stellt bei den Tests für Kunden einen wichtigen Schritt dar. Wir nutzen ein Klassifizierungsgerät, das die Codequalität feststellt, da die Qualität angemessen für die Produktart sein muss. So unterscheiden sich zum Beispiel die Anforderungen an maschinenlesbare 2D-Codes für Arzneimittelverpackungen stark von denen für das Mindesthaltbarkeitsdatum auf einem Pizzakarton, das von Menschen gelesen wird.
Domino setzt auf Zusammenarbeit und Wissensaustausch, daher stehen wir als Team eng zusammen. Die mit einem Kollegen verbrachte Zeit ist eine genauso wertvolle Erfahrung wie die Zeit im Labor.
Bei der Analyse einer Probe stellte ich aufgeregt fest, warum die Codierung mit dem Faserlaser bei einem bestimmten schwarzen Substrat nicht funktionierte und dass ich das mithilfe unseres UV-Spektrometers analysieren konnte. Ich fand heraus, warum die Codierung nicht möglich war: Die schwarze Farbe bestand ausschließlich aus Primärfarben, und der Faserlaser kann kein „falsches Schwarz“ bleichen.
Die Arbeit, die wir in unseren Laboren leisten, ist so spannend, da sie größtenteils aus Untersuchungen besteht. Angesichts der schnelllebigen Natur der Materialien, haben wir zum ersten Mal die Möglichkeit, durch wissenschaftliche Innovationen den Einfluss der Substratzusammensetzung auf den Laserprozess aufzudecken.
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