DMC in der E-Mobility-Fertigung: Aluminium-Druckguss und Batteriekomponenten markieren

Mit jeder neuen Linie für Elektroantriebe und Batterien kommt die Frage nach der Rückverfolgbarkeit früh auf den Tisch. Batteriewannen, E-Motor- und Lenkungsgehäuse, Zellgehäuse und Stromschienen müssen einen dauerhaft lesbaren Data-Matrix-Code und meist zusätzlich Klarschrift tragen, damit sich jedes Bauteil über die gesamte Prozesskette und über die Fahrzeuglebensdauer hinweg eindeutig zuordnen lässt. Die Aufgabe unterscheidet sich in mehreren Punkten von der klassischen Metallbeschriftung. Der Werkstoff ist überwiegend Aluminium, oft als Druckguss mit rauer Oberfläche, die Takte sind knapp, die Zeichenzahl ist hoch, und nicht selten wird auf einem noch warmen oder gewölbten Bauteil markiert. Dieser Beitrag ordnet die typischen Anforderungen aus E-Mobility-Projekten und zeigt, welche Verfahrens- und Geräteentscheidungen dahinterstehen. Wo in der Kette markiert wird und wie die Grundsatzfrage Gravur gegen Anlassen zu beantworten ist, vertiefen der Leitartikel und der Beitrag zur Wahl zwischen Tiefengravur und Anlassbeschriftung.

Wichtige Punkte im Überblick

Auf Aluminium-Druckguss funktioniert die Anlassbeschriftung nicht, stattdessen wird gravierend oder kontrasterzeugend markiert.
Die raue, porige Gussoberfläche beeinflusst die Codegüte, weshalb eine ausreichend große Modulgröße mit Reserve und möglichst eine bearbeitete Teilfläche zu wählen sind.
Auf heißen und gewölbten Gussflächen halten der Autofokus mit Neigungskorrektur und eine integrierte Kamera zur Positionskorrektur den Code scharf, verfügbar beim 3-Achsen-Hybrid-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-X.
Data-Matrix-Codes mit hoher Zeichenzahl im knappen Takt verlangen, Codegröße, Modulgröße und Markierzeit in das Taktbudget einzupassen.
Dünne und empfindliche Batteriekomponenten wie Zellgehäuse und Elektrodenfolie markiert der 3-Achsen-UV-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-U mit geringem thermischem Einfluss.

Neue Traceability-Anforderungen in der E-Mobility-Fertigung

Der Antrieb für die Kennzeichnung kommt in diesen Projekten fast immer von außen. Ein OEM oder ein Batteriehersteller schreibt die lückenlose Rückverfolgbarkeit vor, häufig verbunden mit Vorgaben zu Modulgröße, Ruhezone und geforderter Codegüte. Anders als in gewachsenen Metallbetrieben gibt es hier oft noch gar kein Bestandsverfahren, das abgelöst werden müsste. Die Linie ist neu, und die Markierung wird von Anfang an mit eingeplant.

Charakteristisch ist außerdem die Bandbreite der Bauteile innerhalb einer einzigen Fertigung. In den Projektunterlagen tauchen nebeneinander auf:

Aluminium-Druckgussteile wie Batteriewannen, E-Motor- und Getriebegehäuse sowie Gehäuse für die elektrische Lenkung
Bremsscheiben und weitere sicherheitsrelevante Metallteile mit eigener Nachverfolgungspflicht
Batteriekomponenten wie Zellgehäuse, Stromschienen aus Aluminium oder Kupfer und dünne Elektrodenfolie

Diese Vielfalt bedeutet, dass eine Fertigung selten mit einer einzigen Markierstrategie auskommt. Ein rauer Druckgussdeckel und eine dünne Elektrodenfolie stellen völlig unterschiedliche Ansprüche an Laser, Fokuslage und Prüfung.

Aluminium-Druckguss: Kontrast und Codegüte auf rauer Gussoberfläche

Bei Aluminium gilt eine wichtige Einschränkung, die aus der Metallbeschriftung bekannt ist. Eine stabile, kontrastreiche Anlassfarbe wie auf Stahl oder Edelstahl entsteht auf Aluminium nicht. Die Anlassbeschriftung scheidet damit aus. Auf Batteriewannen und Gehäusen arbeiten Sie stattdessen mit einer gravierenden oder kontrasterzeugenden Markierung, die den Code als helle oder dunkle Struktur in die Oberfläche schreibt.

Die eigentliche Herausforderung liegt bei Druckguss in der Oberfläche selbst. Sie ist rau, porig und ungleichmäßig, was die Kantenschärfe der einzelnen Module und damit die erreichbare Codegüte beeinflusst. Ein zu klein ausgelegter Code auf grober Gussstruktur erreicht die geforderte Güte A oder B oft nicht zuverlässig. In der Praxis hilft es, die Modulgröße mit ausreichend Reserve zu wählen und, wo es das Bauteil zulässt, auf einer bearbeiteten oder glatteren Teilfläche zu markieren. Kommt später eine Beschichtung wie KTL hinzu oder wird das Teil eloxiert, verändert das den Kontrast zusätzlich, weshalb die Position der Markierung und der Zeitpunkt in der Prozessfolge zusammen festgelegt werden sollten. Welche Parametrierung auf Ihrer konkreten Legierung und Gussqualität trägt, zeigt der Machbarkeitstest am Originalteil.

Heiße Bauteile und gewölbte Flächen: Autofokus und Positionskorrektur

Zwei Erschwernisse treten in der Druckgussfertigung besonders häufig auf. Erstens werden Teile teils noch warm markiert, wenn die Markierstation kurz hinter dem Guss oder einer Wärmebehandlung sitzt und die Bauteiltemperatur deutlich über Raumtemperatur liegt. Zweitens ist die Markierfläche selten eben. Gehäuse und Wannen haben Rippen, Radien und schräge Flächen, sodass der Code auf einer gewölbten oder geneigten Stelle sitzt.

Beides wirkt sich auf die Fokuslage aus. Sitzt die Markierfläche nicht in einer festen Ebene, verändert sich der Abstand zum Laser über das Bauteil hinweg, und ein starr eingestellter Fokus liefert an den Rändern des Codes ein schlechteres Ergebnis. Hier spielt der Hybrid-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-X seine Stärke aus. Er fokussiert über das Markierfeld nach und gleicht Höhenunterschiede und Neigung der Oberfläche über den Autofokus im gesamten Feld aus, während eine integrierte Kamera die Position korrigiert, sodass der Code auch auf gewölbten Gussflächen gleichmäßig scharf steht. Die Toleranz gegenüber leicht schwankender Bauteilhöhe reduziert zugleich den Aufwand für die Teileaufnahme, was auf einer Linie mit wechselnden Varianten Zeit spart.

Hohe Zeichenzahl im knappen Takt: DMC mit über 40 Zeichen

Ein wiederkehrendes Merkmal der E-Mobility-Aufgaben ist der Informationsgehalt der Codes. In den Aufzeichnungen finden sich Data-Matrix-Codes mit hoher Zeichenzahl, teils um die 45 Zeichen, wenn Seriennummer, Werks- und Datumsinformationen gemeinsam abgebildet werden. Mehr Zeichen bedeuten bei gleicher Modulgröße einen größeren Code, und ein größerer Code braucht mehr Markierzeit.

Damit entsteht die zentrale Abwägung dieser Anwendungen. Die berichteten Markierzeiten reichen von etwa einer Sekunde bis deutlich über zehn Sekunden, je nach Codegröße, geforderter Güte und Werkstoff. Steht der Takt der Linie fest, gibt er die Obergrenze vor, und Zeichenzahl, Modulgröße sowie Markierverfahren müssen sich innerhalb dieses Budgets einfügen. Zwei Stellhebel helfen dabei. Zum einen lässt sich die Codegröße nur so weit reduzieren, wie die Gussoberfläche eine saubere Darstellung noch zulässt. Zum anderen kann bei sehr engen Takten und reinem Metall ein 3-Achsen-Faser-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-F sinnvoll sein, der auf Durchsatz ausgelegt ist und dort punktet, wo es primär auf Geschwindigkeit auf Aluminium und Stahl ankommt, etwa bei Bremsscheiben. Die Wahl zwischen Hybrid- und Faserlaser hängt also nicht am Werkstoff allein, sondern am Zusammenspiel von Oberfläche, Flächenkontur und Zeitbudget.

Batteriezelle und Elektrodenfolie: Markieren auf dünnem Metall

Am anderen Ende der Bauteilpalette stehen die Batteriekomponenten. Zellgehäuse, Stromschienen und vor allem dünne Elektrodenfolie verlangen einen behutsameren Energieeintrag als ein massiver Druckgussdeckel. Auf dünnem oder empfindlichem Metall darf die Markierung das Material nicht verziehen, durchschlagen oder funktionsrelevante Schichten schädigen.

Für solche empfindlichen und teils beschichteten Oberflächen ist der UV-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-U ausgelegt. Seine Wellenlänge von 355 nm wird vom Material besonders gut absorbiert und erzeugt einen kontrastreichen Code mit geringem thermischem Einfluss, was das Risiko einer Materialschädigung an dünnwandigen Zellgehäusen und beschichteten Bändern senkt. Auf Stromschienen aus Aluminium oder Kupfer und auf stabileren Zellkomponenten kommt je nach Anforderung ebenso ein Faser-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-F infrage. Weil die zulässige Energie hier eng begrenzt ist, ist die Erprobung am realen Bauteil besonders wichtig. Erst der Test am Originalteil zeigt, welches Verfahren einen gut lesbaren Code liefert, ohne die Funktion der Komponente zu beeinträchtigen.

Inline gegenlesen: Codegüte an der Linie absichern

Ein markierter Code ist erst dann ein Nachweis, wenn seine Qualität belegt ist. Gerade weil Gussoberfläche, Wölbung und knapper Takt die Codegüte unter Druck setzen, gehört zu jeder E-Mobility-Markierung eine Prüfung direkt an der Linie. Üblich ist ein stationärer Codeleser unmittelbar hinter der Markierstation, der jeden Code liest, das Ergebnis an die SPS oder das MES übergibt und die Güte direktmarkierter Codes nach ISO/IEC TR 29158 bewertet.

Für diese Aufgabe eignen sich kompakte AI-Codeleser der Modellreihe SR-X, die den Code lesen und die Güte im selben Gerät bewerten. Geht es allein um große Lesefelder oder große Arbeitsabstände, ergänzt der Logistik-Codeleser der Modellreihe SR-5000 die Station um die reine Lesung. Wo eine reine Anwesenheits- oder Positionsprüfung des Codes genügt, kann auch ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 die Station ergänzen. Für Stichproben, Nacharbeit oder das Prüfen an schwer zugänglichen Stellen bleibt der robuste AI-Handscanner der Modellreihe HR-X das passende Werkzeug. Sinnvoll ist die Gegenlesung nicht nur direkt nach dem Markieren, sondern erneut hinter kritischen Folgeschritten wie einer Beschichtung, weil sich der Kontrast dort verändern kann. Wird die Markierstation in eine bestehende Linie integriert, lohnt sich zudem der Blick auf den Laserschutz. Eine Laserzelle der Modellreihe MD-E1 macht aus einer offenen Klasse-4-Anlage einen Klasse-1-Arbeitsplatz und verkürzt Auslegung und Abnahme. Welche Kombination aus Laser, Leser und Schutzkonzept die geforderte Güte auf Ihren Bauteilen erreicht, klärt verbindlich der Machbarkeitstest am Originalteil.

Häufige Fragen

F Warum lässt sich Aluminium-Druckguss nicht durch Anlassbeschriftung markieren?

Auf Aluminium bildet sich keine stabile, kontrastreiche Oxidschicht wie auf Stahl oder Edelstahl, weshalb die Anlassbeschriftung keinen dauerhaft gut lesbaren Code liefert. Auf Batteriewannen, Gehäusen und anderen Druckgussteilen wird deshalb graviert oder kontrasterzeugend markiert. Zusätzlich beeinflussen die raue Gussoberfläche und spätere Beschichtungen wie KTL oder Eloxal die erreichbare Codegüte, sodass Modulgröße und Position sorgfältig ausgelegt werden sollten.

F Wie bekommt man auf rauer Gussoberfläche eine ausreichende Codegüte?

Entscheidend sind eine ausreichend große Modulgröße mit Reserve, eine geeignete Markierposition und die passende Parametrierung des Lasers. Wo es das Bauteil erlaubt, hilft eine bearbeitete oder glattere Teilfläche. Ein Autofokus im gesamten Feld mit Neigungskorrektur und eine integrierte Kamera zur Positionskorrektur, wie sie die Modellreihe MD-X bietet, halten den Code auch auf gewölbten Flächen gleichmäßig scharf. Welche Auslegung die geforderte Güte A oder B erreicht, zeigt der Machbarkeitstest am Originalteil.

F Kann man ein noch warmes Druckgussteil zuverlässig markieren?

Ja, das ist in Fertigungen mit einer Markierstation kurz hinter dem Guss oder der Wärmebehandlung üblich. Wichtig ist, dass die Fokuslage stimmt und die Markierparameter auf die tatsächliche Bauteiltemperatur ausgelegt sind. Ein Nachfokussieren über das Markierfeld gleicht Höhenunterschiede der Oberfläche aus. Wie sich die Temperatur auf Kontrast und Codegüte auswirkt, sollte am realen Teil im vorgesehenen Zustand geprüft werden.

F Welcher Laser eignet sich für dünne Batteriekomponenten wie Zellgehäuse und Elektrodenfolie?

Für empfindliche und beschichtete Oberflächen ist der UV-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-U ausgelegt, weil er mit geringem thermischem Einfluss einen kontrastreichen Code erzeugt und damit das Risiko einer Materialschädigung senkt. Auf stabileren Komponenten wie Stromschienen aus Aluminium oder Kupfer kommt je nach Anforderung auch ein Faser-Beschriftungslaser der Modellreihe MD-F infrage. Da die zulässige Energie eng begrenzt ist, ist die Erprobung am Originalteil hier besonders wichtig.

F Wie wird die Lesbarkeit der Codes an der Linie nachgewiesen?

Üblich ist ein stationärer Codeleser direkt hinter der Markierstation, der jeden Code liest, das Ergebnis an SPS oder MES übergibt und die Güte direktmarkierter Codes nach ISO/IEC TR 29158 bewertet. Kompakte Codeleser der Modellreihe SR-X lesen und bewerten den Code im selben Gerät, für sehr große Lesefelder ergänzt der Logistik-Codeleser der Modellreihe SR-5000 die reine Lesung, und ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 eignet sich für reine Anwesenheitsprüfungen. Für Stichproben und schwer zugängliche Stellen dient der Handscanner der Modellreihe HR-X. Sinnvoll ist eine erneute Prüfung hinter kritischen Folgeschritten wie einer Beschichtung.

Weiterführende Artikel

Übergeordnete Themenseite: Automatisierung und Qualitätssicherung in der Metallverarbeitung: Der Überblick für QS- und Fertigungsleiter

Hauptartikel zum Thema: Direktmarkierung auf Metall, die Härten, Strahlen und Zerspanung übersteht

Weiterer Artikel im Thema: Tiefengravur oder Anlassbeschriftung? Das richtige Laserverfahren für Metall

Weiterer Artikel im Thema: DMC auf Metall zuverlässig lesen und bewerten: DPM-Grading in der Praxis

Weiterer Artikel im Thema: Nadelprägen, Schlagzahlen und CNC-Gravur durch Laser ersetzen