Gefahr gebannt

Fälschungssichere Dichtungen für sicherheitsrelevante Applikationen

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17.09.2010 Rückverfolgbarkeit, Werkstoffidentifikation und Schutz vor Falsifikaten – das sind die Hauptvorteile von Produktkennzeichnungen zum Markenschutz. Mit dem fälschungssicheren Safe-Verfahren können nun Elastomerbauteile, wie Dichtungen, Membrane und Elastomerverbundteile, markiert werden.

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Die Codierung von Dichtungen mithilfe der Laser-Technologie stellt ein probates Mittel der fälschungssicheren Produktmarkierung von mechanisch und chemisch belasteten Bauteilen dar.
  • Die Markierung erlaubt eine eindeutige Bauteil-Markierung und daher Rückverfolgbarkeit und erfüllt so die Forderungen von stark sicherheitsrelevanten Applikationen.
  • Sowohl nach simulierter als auch nach realer Beanspruchung lässt sich der applizierte Code sicher auslesen.
  • Alle vorgegebenen Rahmenbedingungen lassen sich erfüllen.
  • Das Einbringen der Markierung erlaubt weitergehende Möglichkeiten wie Unterstützung des Anwenders, beispielsweise bei Montage der Dichtungen und Logistik.

Gemäß einer VDMA-Studie aus 2008 geben 68 % der Maschinenhersteller an, von Produktpiraterie direkt betroffen zu sein. Eine patentrechtliche Absicherung reicht in der Regel nicht aus, um sich wirkungsvoll vor Produktpiraterie zu schützen. Viel effektiver ist der „technische Kopierschutz“, bei dem Produkte fälschungssicher markiert werden.

Auch Dichtungsprodukte sind von Produktpiraterie betroffen, und das dadurch entstehende Gefahrenpotenzial ist hoch. Dichtungen sind nicht nur hinsichtlich ihrer Geometrie, sondern insbesondere hinsichtlich der Zusammensetzung der verwendeten Elastomermischungen auf die jeweilige Anwendung angepasst. Ein Plagiat mit einer niemals exakt abgestimmten Mischung führt unweigerlich zum vorzeitigen Ausfall des Gesamtsystems. Schäden und Ausfallzeiten für den Betreiber sind erheblich und übersteigen ein viel tausendfaches des Beschaffungspreises einer Dichtung.

Dies zeigt auch das Beispiel eines Herstellers von Abfüllanlagen für die Getränkeindustrie. Bei der Wartung wurden hier Dichtungen eingesetzt, die im Nachhinein durch Elastomer-Analyse eindeutig als gefälscht identifiziert werden konnten. Diese Dichtungen führten aufgrund einer für die Anwendung nicht geeigneten Werkstoffmischung zum frühzeitigen, leckagebedingten Ausfall der Abfüllanlage. Bei der Demontage der Dichtungen zeigte sich darüber hinaus, dass diese stark verunreinigt und mit biologischem Bewuchs kontaminiert waren. Das hier verwendete Elastomer war „Nährboden“ und stellt eine Gefahr für das Image des Betreibers dar.

Sicherheit für Hersteller und Betreiber

Das neuartige Safe Laser-Kennzeichnungsverfahren steht für „secure adaptive freudenberg encryption“. Diese Sicherheitskennzeichnung bietet mit Informationen über Artikelbezeichnung, Bauform, Abmessung, Elastomermaterial, Herstelldatum und Seriennummer
eine eindeutige Produktkennzeichnung für eine sichere Rückverfolgbarkeit und zur Abgrenzung gegen Fälschungen. Die Safe-Produktkennzeichnung lässt sich dank zwei verschiedener Formen individuell an das Produkt anpassen. Neben einer rechteckigen, flachen Laser-Codierung ist auch eine gekrümmte Laser-Produktkennzeichnung beispielsweise für O-Ringe möglich.

Weitere Entwicklungsvorgaben waren:

  • keine negative Beeinflussung der Dichteigenschaften durch eventuelle Geometrie-Änderung;
  • keine negative Beeinflussung der Dichteigenschaften durch eventuelle Werkstoff-Änderung;
  • Markierung ist untrennbar mit dem Bauteil verbunden;
  • eindeutige Produktmarkierung („jedes Bauteil ist einzigartig“);
  • Markierung ist nach Gebrauch auslesbar (Resistenz gegenüber mechanischer, chemischer und physikalischer Belastung);
  • Markierung verzichtet auf Additive, die marktübliche Freigaben gefährden oder unmöglich machen können (FDA-Konformität, USP class VI,
  • EG 1935/2004…);
  • Markierung muss auch auf kleine Bauteile aufgebracht werden können;
  • jedes markierte Bauteil soll in einer eigenen Datenbank dokumentiert werden;
  • Technologie ist geeignet für Serienproduktion in hohen Stückzahlen;
  • die Mehrkosten der Markierung müssen in Relation stehen zu denen der zugrunde liegenden Bauteile.


Das Markierungskonzept

Beim Markierungsprozess wird der Code mit Hilfe eines Lasers in die Dichtung appliziert. Die entsprechenden Daten werden auf einem zentralen Server gespeichert. Dabei wird jedem markierten Bauteil eine eineindeutige Nummer zugeordnet.

Dieser Code ermöglicht 1024 verschiedene Kombinationen. Das bedeutet, dass 1.000 Milliarden Jahre lang jedes Jahr 1.000 Milliarden Bauteile markiert werden könnten, bis ein Code ein weiteres Mal verwendet werden müsste.

Beim Auslesen wird der Code auf der Dichtung mithilfe einer speziellen Kamera erkannt. Mit einem dezentralen Rechner werden Informationen über Bauform und Elastomer der Dichtung abgeglichen. Die komplette Dechiffrierung des Codes erfolgt mit dem Datenabgleich auf dem zentralen Server.

Umfangreiche Tests beweisen hohe Robustheit der Markierung

Diese Markierung ist so robust, dass die Dichtung, die in der Regel mechanisch und chemisch belastet ist, auch dann noch ausgelesen werden kann, wenn bis zu 60 % der Kennzeichnung, beispielsweise durch Verschleiß, zerstört ist. Dabei kann es sich um flächenhafte Zerstörung handeln, zum Beispiel hervorgerufen durch Kratzer, Risse oder Riefen, aber auch durch eine lokale Zerstörung, hervorgerufen beispielsweise durch chemischen Angriff.

Zur Untersuchung der Lesbarkeit des Codes nach unsachgemäßer chemischer Quellung wurden O-Ringe einer starken Quellung unterzogen. Trotz starkem Quellen waren die Bauteile über die Safe-Codierung eindeutig rückverfolgbar.

In einem Feldversuch wurden safemarkierte Dichtungen in Milch-Abfüllanlagen eingebaut. Nach 1-800 Betriebsstunden, bei denen ein täglicher Reinigungs-Zyklus mit verdünnter Natronlauge und Salpeter-Säure bei jeweils 75?°?C durchlaufen wurde, konnten auch hier nahezu alle – > 95 % – der eingebauten Dichtungen sicher ausgelesen werden.

Perfekte Hygiene

Eine weitere anwendungstechnische Untersuchung bestand in der Abreinigbarkeit der markierten Dichtungen. Dazu wurde am Forschungszentrum Weihenstephan die Reinigbarkeit von O-Ringen aus EPDM nach einem zertifizierten Test (EHEDG 01) überprüft. Nach dem Test waren die markierten Dichtungen genau so leicht reinigbar wie eine gerade, sehr glatte Rohrleitung (Ra 0,5 bis 0,7??m). Das heißt, die Strukturierung der Laser-Markierung führt zu keinem erhöhten Verkeimungsproblem in Lebensmittel-Abfüll-Anlagen.

Fazit: Mit der hier vorgestellten Safe-Technologie ist es erstmals möglich, elastomere Dichtungsbauteile, die während ihrer Anwendungen starken mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt sind, fälschungssicher zu markieren und damit eine lückenlose Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. Umfangreiche anwendungstechnische Untersuchungen haben die Applizierbarkeit der Technologie in realen Anwendungen bewiesen.

 

Heftausgabe: September 2010
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Peter Kritzer, Kurt Ewald, Christian Geubert

Über den Autor

Peter Kritzer, Kurt Ewald, Christian Geubert

Kurt Ewald, Produktentwicklung Dichtungstechnik Freudenberg Dichtungs- und Schwingungetechnik

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